受精是精子與*子相互識別與融合并形成一個雙原核受精*的過程。在輔助生殖治療過程中，部分患者出現(xiàn)所有*子授精后均未出現(xiàn)原核，繼續(xù)培養(yǎng)仍未發(fā)生*裂，這種現(xiàn)象稱之為受精失敗。男性或女性因素都可能導(dǎo)致受精失敗的出現(xiàn)。男性因素主要的致病基因?yàn)镻LCZ1，但該基因突變只能解釋30%左右因男性因素所導(dǎo)致的受精失敗病例，進(jìn)而亟需發(fā)掘新的致病基因并且探索可能的干預(yù)方案。

　　2021年2月23日，中南大學(xué)及中信湘雅生殖與遺傳?？漆t(yī)院研究小組聯(lián)合在American Journal of Human Genetics雜志在線發(fā)表文章Homozygous pathogenic variants in ACTL9 cause fertilization failure and male infertility in humans and mice。研究鑒定出導(dǎo)致受精失敗的新致病基因ACTL9，并通過一系列體內(nèi)外研究，揭示了男方攜帶ACTL9純合突變導(dǎo)致受精失敗的致病機(jī)制并提供了有效的干預(yù)方案。

　　該研究通過全外顯子測序?qū)碜灾行畔嫜派撑c遺傳?？漆t(yī)院的21例由于男性因素導(dǎo)致*胞漿內(nèi)單精子注射（ICSI）受精失敗的患者進(jìn)行了基因檢測和遺傳學(xué)分析。發(fā)現(xiàn)了3例患者均攜帶有ACTL9基因的純合突變，分別為兩個錯義突變c.1034C>T(p.Ser345Leu)，c.1138G>T(p.Val380Leu)和一個無義突變c.1209C>G(p.Tyr403Ter)（圖1）。

　　圖1：3個受精失敗家系中發(fā)現(xiàn)ACTL9純合突變

　　巴氏染色形態(tài)學(xué)觀察揭示了攜帶ACTL9突變患者的精子頭部畸形率高，尤其是錐形頭的比例顯著高于正常精子（圖2A）。并通過精子透射電鏡發(fā)現(xiàn)ACTL9突變精子核周鞘（PT）較正常精子明顯增寬（圖2C），呈現(xiàn)出“褶皺狀”頂體（圖2B）。

　　圖2：ACTL9突變精子形態(tài)學(xué)觀察

　　基于精子免疫熒光染色，發(fā)現(xiàn)正常精子的*母細(xì)胞激活因子PLCζ主要定位于精子赤道部，而ACTL9突變精子的PLCζ異常定位于頸部（圖3A）。進(jìn)一步研究表明，突變精子進(jìn)入*胞漿后無法激發(fā)正常的鈣離子震蕩，定位于精子頸部的PLCζ仍滯留于細(xì)胞核旁，無法完全釋放于*胞漿內(nèi)（圖3B）。

　　圖3：ACTL9突變精子及受精失敗*中PLCζ的表達(dá)及定位

　　隨后，該團(tuán)隊(duì)利用CRISPR/Cas9技術(shù)制備了攜帶類似患者突變位點(diǎn)的Actl9突變小鼠模型，發(fā)現(xiàn)純合突變雄鼠完全重現(xiàn)了男性患者的精子PT增寬及ICSI受精失敗表型（圖4）。

　　圖4：Actl9突變小鼠出現(xiàn)ICSI受精失敗表型

　　最后，基于以上研究基礎(chǔ)，在患者充分的知情同意及醫(yī)院倫理委員會監(jiān)督下，2名患者妻子在進(jìn)行ACTL9基因突變篩查后，使用臨床已成熟應(yīng)用的鈣離子載體進(jìn)行*母細(xì)胞輔助激活干預(yù)，2對患者均獲得正常受精和優(yōu)質(zhì)胚胎，其中1名患者已移植并獲得健康活產(chǎn)。

　　綜上所述，本研究首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)ACTL9純合突變導(dǎo)致ICSI受精失敗和男性不育。該基因突變導(dǎo)致精子呈現(xiàn)“褶皺狀”頂體，導(dǎo)致PLCζ無法正常的定位于核周鞘中，從而無法釋放于*胞漿內(nèi)激發(fā)鈣離子震蕩是引起受精失敗的主要原因，并利用鈣離子輔助激活手段能得到有效干預(yù)。

　　據(jù)悉，中南大學(xué)林戈研究員和中信湘雅生殖與遺傳?？漆t(yī)院鄭偉副研究員為本文通訊作者，中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院戴菁博士和中信湘雅生殖與遺傳?？漆t(yī)院張?zhí)扈D博士后為本文共同第一作者。

　　林戈課題組近年來致力于體外受精治療中胚胎實(shí)驗(yàn)室各類異常的病因?qū)W研究。先后報道了一系列導(dǎo)致*子成熟障礙、受精失敗、受精*分裂失敗及早期胚胎發(fā)育阻滯的分子機(jī)制。為相應(yīng)患者的遺傳咨詢、分子診斷及精準(zhǔn)干預(yù)提供理論基礎(chǔ)。