精子作为男性生殖细胞, 对生命物质的传递具有重要的作用。当前男性问题造成的不育在所有不孕不育案例中所占比例高达20％~30％, 而引起男性不育的主要原因是精子功能异常, 所以对精子发育过程的监测, 有助于解决男性问题引起的不育症。通过单细胞测序完成了精子基因图谱的绘制。
 

早在2012年, 就有研究团队对超过100个人类精子进行了单细胞全基因组测序, 利用其中91个精子的数据构建了个体精子重组图谱, 通过比较个体精子和二倍体细胞基因组序列, 观察到单倍体精子染色体发生重组的位点, 并且在精子中发现二倍体细胞中不存在的碱基突变。2018年, 通过对男性的睾丸组织细胞进行单细胞转录组测序分析, 揭示了人类精子发育轨迹并首次完成精子基因表达图谱的绘制。通过单细胞测序技术发现了一些与精子发育相关的基因和分子。对 A-激酶锚定蛋白4敲除小鼠和正常小鼠进行睾丸单细胞 RNA测序分析 , 发现AKAP4与精子形态、运动和精子活力密切相关。
 

通过对生殖细胞进行单细胞RNA测序发现, 基本螺线–环–螺旋家族成e41是精原细胞分化的抑制因子, 通过抑制精子发生和卵子发生特定的基本螺旋–环–螺旋蛋白1的表达, 来维持生殖细胞在新生儿睾丸发育期间不完全分化的状态。通过对217只杂交小鼠的精子进行单细胞全基因组测序, 绘制了小鼠精子的全基因组交叉图谱, 以此来确定影响交叉概率的因素。小鼠胚胎睾丸单细胞RNA测序显示, 类胰岛素生长因子1和类胰岛素生长因子2在间质性类固醇祖细胞中表达旺盛, 间质祖细胞分泌的IGFs以旁分泌的方式通过IGF/PTEN/PI3K通路促进未成熟睾丸支持细胞的增殖。对人类精子形成过程、功能执行和分子调控机制的进一步探索, 对早日破译男性相关生殖疾病具有重要意义。
 

出自《单细胞测序技术在生殖研究中的应用》作者高山凤,肖轩,张玲羽。