中国科学家首次建立人类精子发生过程高精度转录组图谱

在生殖医学中，精子是人类自身繁育和物种延续的重要保障，承载着将父源基因组遗传信息延续下去的重任。所以全面了解精子的转录组是非常重要的。近日，北京大学BIOPIC中心、北京大学第三医院和南方医科大学的研究人员联合在国际知名学术期刊（Cell Stem Cell）《细胞干细胞》上发表了重量级研究成果，在国际上首次完成了人类精子发生过程中的细胞命运转变和基因表达图谱的绘制。

全世界有10～15%的育龄夫妇存在不孕不育的问题。其中，男性因素约占50%，比例之高令人诧异。阐明人类精子发生过程中的基因表达调控机制是发育生物学的重大科学问题，对理解、诊断和治疗男性不育相关疾病至关重要。

在这项研究中，研究人员首次从单细胞水平系统阐明了人类精子发生过程中的基因表达调控网络和细胞命运转变路径，绘制了人类精子发生的高精度单细胞转录组图谱，解析了成年男性全部生殖细胞类型及其关键的分子标记，并初步探索了将单细胞转录组技术用于人类非梗阻性无精症的研究和诊断。研究团队首先分离并获取了正常成年男性和梗阻性无精症患者的近3000个睾丸组织细胞，进行了高精度的单细胞转录组测序分析，并结合t-SNE、PCA和Monocle2等多种生物信息学分析方法对这些数据进行深度挖掘。挖掘的具体方面包括：人类精子发生过程中的细胞命运转变和基因表达动态，精子自我更新、分化及参与的信号通路，精母细胞的基因表达特征，精子细胞的发育及其调控机制，睾丸体细胞的微环境等。

不仅如此，研究团队进一步对一例非梗阻性无精症患者的174个睾丸细胞进行研究，确定了该无精症患者睾丸中的各种细胞类型及其与正常人睾丸中对应的细胞类型相比发生的基因表达异常，为男性不育的临床诊断提供了新的思路。