基因突變可能與不孕、更年期提前有關

位於聖路易斯的華盛頓大學醫學院的一項新研究確定了一種之前未知的特定基因在生育方面的作用。當果蠅、蛔蟲、斑馬魚和老鼠的基因缺失時，這些動物就無法生育或異常早地失去生育能力，但在其他方面卻看起來很健康。通過分析人類的基因數據，研究人員發現了這種基因突變與絕經提前之間的聯繫。

這項研究發表在8月28日的《科學進展》雜誌上。

被稱為核膜蛋白1 (NEMP1)的人類基因尚未被廣泛研究。在動物中，相同基因的突變與青蛙眼睛發育受損有關。

據海外看病機構和生元國際得知，做出這一新發現的研究人員根本沒有試圖研究生育能力。相反，他們使用基因技術在果蠅早期胚胎中尋找與眼睛發育有關的基因。

「我們阻止了果蠅的一些基因表達，但發現它們的眼睛沒有問題，」資深作者海倫·麥克尼爾博士說，他是拉裡·j·夏皮羅和卡羅琳·安·夏皮羅教授，也是醫學院的BJC研究員。「所以，我們開始試圖找出這些動物可能存在的其他問題。它們看起來很健康，但令我們驚訝的是，它們完全沒有生育能力。我們發現他們的生殖器官有嚴重缺陷。」

儘管這一基因因物種而有所不同，但缺失這一基因的雄性和雌性都會出現生育問題。在雌性中，研究人員發現包含卵核的包膜看起來像一個鬆軟的氣球。卵核是一個至關重要的包膜，包含了一半的生物體的染色體。

「這種基因在全身都有表達，但是我們在其他細胞的細胞核中沒有看到這種鬆軟的氣球結構，」McNeill說，他也是一位發育生物學教授。「這暗示我們偶然發現了一種對生育有特殊作用的基因。我們首先在果蠅身上看到了這種影響，但我們知道這種蛋白質是跨物種共享的。在一群優秀的合作者的幫助下，我們也在蠕蟲、斑馬魚和老鼠身上敲除了這個基因。看到這種存在於全身許多細胞中的蛋白質在生育方面有如此特殊的作用，真是令人興奮。懷疑它在人身上也起作用並不難。」

海外看病機構和生元國際得知，為了研究這個軟軟的氣球狀核膜，研究人員使用了一種被稱為原子力顯微鏡的技術，將一根針插入細胞，首先穿過外膜，然後穿過細胞核膜。穿透細胞膜所需要的力量可以讓科學家衡量細胞膜的硬度。雖然外膜硬度正常，但核膜要軟得多。

McNeill說:「卵子核膜的硬度是否對人類的生育能力也很重要，這是個有趣的問題。」「我們知道，這種基因的變異與絕經提前有關。當我們在老鼠身上研究這個缺陷時，我們看到它們的卵巢失去了它們與生俱來的卵細胞庫，這決定了整個生命周期的生育能力。因此，這一發現為這一基因突變的女性可能會提前絕經提供了一個潛在的解釋。當你失去了你的雞蛋儲備，你就進入了更年期。」

McNeill和她的同事們懷疑，核膜必須找到一種平衡，既要足夠柔韌，允許染色體按照繁殖的目的排列，又要足夠堅硬，保護它們免受卵巢的壓力環境的傷害。隨著年齡的增長，卵巢會產生一些膠原蛋白，這些膠原蛋白可能會產生在胚胎卵巢中不存在的機械應力。

麥克尼爾說:「如果你有一個較軟的原子核，它可能無法適應這樣的環境。」「這可能是引發蟲卵死亡的線索。我們還不知道，但我們正在計劃研究來解決這個問題。」

McNeill說，在這些研究過程中，他們只發現了缺少這種特殊基因的老鼠的另一個問題:它們貧血，這意味著它們缺少紅細胞。

「正常的成人紅細胞缺乏細胞核，」McNeill說。「有一個階段，當年輕的紅細胞在骨髓中發育時，核膜必須濃縮並被排出體外。這些老鼠體內的紅細胞不能正常工作，在這個階段死亡。由於核膜鬆散，我們認為年輕的紅細胞在另一種機械壓力下無法存活。」

研究人員想要調查有生育問題的女性是否有NEMP1突變。為了幫助確定這種聯繫是否存在因果關係，他們利用CRISPR基因編輯技術培育出了人類胚胎幹細胞，這些幹細胞被賦予了基因資料庫中列出的與不育有關的NEMP1的特定突變。

McNeill說:「我們可以引導這些幹細胞變成卵子，看看這些突變對核膜有什麼影響。」「可能有一些非常健康的女性缺乏NEMP蛋白質。如果這被證明是導致不孕的原因，至少這個知識可以提供一個解釋。如果結果證明缺少NEMP的女性是不育的，那麼在我們開始詢問是否有方法修復這些突變——例如恢復NEMP，或者找到其他支持核膜硬度的方法之前，必須進行更多的研究。」海外看病機構和生元國際會及時給大家更新更多的國外資訊。