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研究人员针对男性不育问题，开展 Cep135 基因研究，发现其缺失致小鼠少弱畸精子症和不育，为男性不育诊疗提供依据。
在全球范围内，临床不育问题影响着 10 - 20% 的夫妇，其中男性因素约占一半。男性不育常表现为精子数量减少（无精子症或少精子症）、活力降低（弱精子症）、形态异常（畸形精子症），这些症状组合被称为少弱畸精子症（OAT），约五分之一的男性不育由其引起，且多因精子发生异常。
众多因素会影响精子发生和男性生育，其中基因突变在约 50% 的男性不育病例中起作用。已有研究表明，多个基因家族与 OAT 相关，然而，Cep135 基因在精子发生和男性不育中的具体机制尚不清楚。
为了揭开这个谜团，山东第一医科大学 & 山东省医学科学院的研究人员开展了一系列研究。他们通过构建特定的小鼠模型，研究 Cep135 基因在男性生殖过程中的作用，相关研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。利用 CRISPR/Cas9 技术和 Cre - loxP 系统构建了 Cep135 条件性敲除小鼠模型；通过 PCR 基因分型确定小鼠基因型；运用计算机辅助精子分析（CASA）评估精子活力和数量；采用蛋白质免疫印迹（Western blotting）检测蛋白表达水平；借助组织学分析、免疫荧光染色、透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）观察组织和细胞的形态结构；还利用蛋白质组学技术分析睾丸组织中蛋白质的变化，并通过免疫共沉淀（Co - IP）探究蛋白质之间的相互作用。
研究结果如下：
- Cep135 敲除导致小鼠雄性不育：通过 CRISPR - Cas9 技术和 Cre - loxP 系统成功构建了 Cep135 敲除小鼠。Cep135 条件性敲除（cKO）小鼠成年后虽无明显健康问题，但生殖能力严重受损，与野生型雌鼠交配无法产生后代。Cep135 cKO 小鼠睾丸重量显著下降，睾丸与体重比值降低，不过总体体重与对照组无差异。H&E 染色显示睾丸结构保留，但 Cep135 在正常精母细胞、圆形精子细胞和伸长精子细胞中表达，在附睾成熟精子中缺失，表明其可能是精子发生相关因子。
- Cep135 敲除导致精子形态异常和 OAT 表型：从附睾尾部分离精子进行分析，发现 Cep135 cKO 小鼠附睾精子数量显著减少，精子活力和向前运动精子百分比下降，曲线线性速度（VCL）、直线线性速度（VSL）和平均路径速度（VAP）均显著低于对照组。H&E 染色和免疫荧光染色显示，Cep135 cKO 精子存在多种形态异常，如顶体缺陷、针状精子、无头精子、短尾、卷尾和头部异位等。TEM 和 SEM 分析进一步揭示了精子头部和尾部的微观结构异常。
- Cep135 敲除导致睾丸生殖细胞凋亡增加，但不影响精母细胞减数分裂：通过免疫荧光染色和 TUNEL 检测发现，Cep135 cKO 小鼠睾丸曲细精管内凋亡细胞数量显著增加，同时促凋亡蛋白 BAX、BAD 和 CLEAVED CASPASE 3 表达上调。然而，对精原细胞增殖和精母细胞减数分裂的分析表明，Cep135 敲除不影响精母细胞减数分裂，OAT 主要归因于精子发生后期的异常变化。
- Cep135 对小鼠精子发生至关重要：PAS 染色显示，Cep135 cKO 小鼠精子发育在第 10 期出现异常，从第 10 步开始，顶体和精子头部出现形态变化，最终导致第 16 步形成异常精子，说明 Cep135 在精子发生后期起关键作用。
- Cep135 缺失破坏精子顶体、微管结构和头尾连接结构：对精子微管结构、顶体发育和头尾连接结构的分析发现，Cep135 cKO 小鼠精子在第 11 步开始出现微管异常伸长，顶体存在多种异常，精子鞭毛（9 + 2）结构严重破坏，头尾连接结构在圆形精子细胞和伸长精子细胞阶段均异常。
- Cep135 cKO 雄性小鼠中多种精子发生相关蛋白表达异常：蛋白质组学分析显示，Cep135 敲除后，与精子发生、纤毛形成、顶体囊泡功能和受精相关的关键蛋白表达下调，如 CATSPER 1,4、ODF2、SPATA6 等。Western blot 实验进一步验证了这些蛋白在睾丸组织和精子中的表达下调。此外，Cep135 敲除还导致氧化应激标志物 3 - NT 和 4 - HNE 表达上调，但线粒体丰度无显著差异。
- CEP135 与 SPATA6 相互作用并调节精子头尾连接和纤毛发生：研究发现 CEP135 与 SPATA6 和 AKAP3 直接相互作用，Cep135 敲除显著降低 SPATA6 和 AKAP3 的表达水平。Cep135 可调节 SPATA6 的稳定性，敲低 Cep135 会导致纤毛长度显著缩短，表明 Cep135 在调节精子头尾连接、鞭毛发生和纤毛形成中起重要作用。
研究结论表明，Cep135 是 OAT 和男性不育的重要致病基因。其缺失导致精子顶体畸形、鞭毛缺陷，影响精子头尾正常连接。该研究初步阐明了 Cep135 调节精子鞭毛发育的潜在机制，证实了 Cep135 与 SPATA6 和 AKAP3 相互作用对维持精子结构稳定性的关键作用。因此，筛查 Cep135 的有害突变对男性不育的临床分子诊断具有重要潜在价值。不过，由于 Cep135 的研究尚新，还需要进一步探索其在男性生育中的核心作用，为人类男性不育的治疗和预防策略提供更坚实的基础。
