这项研究促进了对精子形成过程的认识，为相关男性不育症的诊疗提供理论依据

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根据国家统计局今年2月公布的数据，2023年我国全年出生人口902万人，死亡人口1110万人，人口自然增长率为-1.48‰。2022年我国的人口自然增长率为-0.60‰，这是自1960年（-4.57‰）后首次出现人口负增长。
除生育愿望下降等因素，不孕不育率上升是生育率下降的一个重要原因。据世卫组织在2023年4月发布的调查报告，全球范围内每6位成年人中就有1人受不孕不育症影响。我国不孕不育人群比例呈现逐年上升趋势，2023年我国不孕不育率已高达18.2%，其中男女因素各占一半。
由于受到传统观念的影响，男性生殖受到的关注度并不高，一半以上男性不育患者无法明确其病因。
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心刘默芳研究组，多年来一直在探寻精子形成的基本规律是什么，以“RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能机制研究”，获得2022年度上海市自然科学奖一等奖。
【“就像放进了一个移动硬盘”】
精子的生成，是一个极其复杂的细胞分化和发育过程。为了能够灵活游动，精子在形成过程中会尽可能缩小体积，并把细胞核压缩到常规细胞核的1/10到1/7大小，最终形成头部大小约2.5微米、尾巴长约60微米的“小蝌蚪”。
细胞一般通过基因转录，生成信使RNA（mRNA），再翻译合成特定蛋白质以支持生命活动。而“未雨绸缪”的精子细胞，在变成“小蝌蚪”之前就提早进行了转录，并将mRNA存储起来。“就像放进了一个移动硬盘，等到需要时再激活生成所需的蛋白。比如要长尾巴了，就会被激活翻译出精子尾巴需要的蛋白质。”刘默芳说。
在完成翻译合成蛋白任务后，为减轻精子“负重”，“移动硬盘”中的mRNA又会被大规模降解清除。如何让“停工”的mRNA重启工作状态？又如何进行“硬盘清理”，这一直是生殖生物学中的不解之谜。
【促进对精子形成过程的认识】
刘默芳研究组发现，PIWI蛋白结合小RNA（piRNA）形成的复合体“机器”，在精子细胞发育不同阶段，调控了mRNA的“复工”。该“机器”会借助mRNA上的一个识别“标签”，在“移动硬盘”中准确挑选靶标mRNA出来“复工”生产蛋白质。此项研究发现了精子发育过程中蛋白质翻译激活的重要机制，极大地促进了对精子形成过程的认识。
PIWI/piRNA的复合体“机器”在人的睾丸组织中特异表达，但该调控通路在男性不育中的作用此前尚未报道。在探索精子发生基础科学问题的同时，刘默芳研究组与多家临床男科开展交叉合作，研究男性不育病因及致病机理。他们率先在不育症患者中发现了拮抗PIWI泛素化修饰降解的遗传突变，通过小鼠模型证明此类突变会导致雄性不育，并基于此设计干预策略，提高了突变小鼠的精子活性，为此类男性不育症治疗提供了潜在方法和策略。
刘默芳团队的系列性研究和发现不仅解答了精子生成中多个难点问题，促进了对雄性生殖规律和男性不育病因的认识，还为相关男性不育症的早期分子诊断及临床治疗提供了理论依据。
上海市科委科普项目资助（项目编号：23DZ2305200）


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