2023年12月22日，北京師范大學陳蘇仁課題組聯合四川大學華西第二醫院沈英和楊鎰魟臨床團隊在國際生物學著名期刊eLife（中科院1區Top）發表了題為Identification of CFAP52 as a novel diagnostic target of male infertility with defects of sperm head-tail connection and flagella development的研究論文，首次揭示了CFAP52基因變異是男性不育新的致病遺傳因素，Cfap52基因敲除小鼠雄性不育，其精子表現為精子鞭毛多發形態異常（伴一定比例的無頭精子）。

“提高優生優育服務水平，促進人口長期均衡發展，提高人口素質”是國家長期人口健康戰略。目前，我國不孕不育率持續上升，但其遺傳學診斷率卻很低。人們對不孕不育的基因診斷、遺傳咨詢和輔助生殖治療等醫學服務的需求與日俱增。陳蘇仁團隊與多家臨床機構開展緊密合作，近兩年先后揭示了CEP78基因變異（Sci Adv, 2022）和CFAP70基因變異（eBioMedicine, 2023）為精子鞭毛多發形態異常新的致病靶標。

本研究中，合作團隊首先在臨床上招募到一個男性不育家系，先證者表現為弱畸精子癥，精子活力A+B級比例僅為6%，正常形態精子百分比為0.5%。全外顯子測序和Sanger測序發現先證者攜帶CFAP52基因復合雜合突變（c.203G>T/p.D24fs和c.1128G>A/p.W376X），表現為常染色體隱性遺傳模式。體外實驗和患者精子免疫熒光染色證明了這兩個變異破壞CFAP52蛋白的正常表達（圖1）。

圖1.一名弱畸精子癥患者攜帶CFAP52基因復合雜合突變

為了探究CFAP52蛋白的生理功能，研究團隊繼而利用CRISPR/Cas9基因編輯技術構建了Cfap52基因敲除小鼠。Cfap52基因敲除小鼠雄性不育，其精子表現為部分短尾（約占1/3）和部分頭尾分離或連接松散（約占2/3），與攜帶CFAP52基因變異患者表型高度吻合（圖2）。分子機制研究發現，CFAP52蛋白調控精子頭尾連接復合體蛋白SPATA6的穩定性，其表達在Cfap52基因敲除小鼠或CFAP52基因變異患者的精子中缺失或明顯減弱；另外軸絲相關蛋白CFAP45、ENKUR、RSPH3和RSPH9蛋白的表達在Cfap52基因敲除小鼠或CFAP52基因變異患者的精子中亦發生顯著降低。

圖2.Cfap52基因敲除小鼠精子形態異常

本項研究還報告了該名攜帶CFAP52基因變異患者的輔助生殖結局：患者妻子采用拮抗劑方案實施了控制性超數排卵，穿刺共獲31枚卵子。接下來使用21枚卵子進行了卵胞漿內單精子注射（ICSI，俗稱“二代試管”），其中20枚卵子受精并卵裂，產生20枚八細胞胚胎，繼續養囊最終獲得14枚囊胚（其中4AA級3枚，4AB級2枚，4BC級5枚，4BB級3枚，3BB級1枚）。選取1枚4AA級囊胚進行移植后誕下一名健康嬰兒（表1）。同樣，小鼠ICSI實驗也發現，使用Cfap52基因敲除小鼠精子獲得的二細胞率與囊胚率與使用野生型小鼠精子組無顯著性差異。上述研究提示，對于CFAP52基因變異的男性不育患者，ICSI可能是一個有效的輔助生殖治療手段。

表1.CFAP52基因變異患者的輔助生殖結局

本項研究基礎緊密聯系臨床，首次揭示了CFAP52基因變異為男性不育新的致病遺傳因素，對于相應患者的基因檢測、遺傳咨詢和輔助生殖治療有重要參考價值，相關研究成果未來有望應用于臨床實踐。

北京師范大學陳蘇仁為文章最后通訊作者，四川大學華西二院沈英、楊鎰魟為共同通訊作者。北京師范大學陳蘇仁課題組博士研究生金慧娟為第一作者，四川大學華西二院阮鐵超、戴思宇為共同第一作者。該項研究受到國家自然科學基金（No.32370905）、國家重點研發計劃子課題（No.2019YFA0802101）和細胞增殖與調控教育部重點實驗室開放基金的資助。感謝參與該項研究的臨床患者家庭！

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https://elifesciences.org/articles/92769