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为探究 CKAP5 在卵巢功能及生育调节中的作用，研究人员对颗粒细胞进行测序、构建基因敲除小鼠模型等研究。结果发现 CKAP5 缺陷会诱发卵巢早衰，其通过 ATG7 和 ATM 调控自噬与 DNA 损伤修复。该研究为卵巢早衰的遗传病因提供了新见解。
在女性健康的领域中，卵巢早衰（Premature ovarian insufficiency，POI）如同一个棘手的难题，困扰着众多女性。POI 表现为 40 岁前出现原发性或继发性闭经，卵泡刺激素（FSH）水平高于 25 IU/l，全球患病率高达 3.7%。它不仅严重威胁女性的生理和心理健康，导致生育能力受损，还会引发骨质疏松、心血管疾病等一系列并发症。尽管已知遗传因素在 POI 病因中占比约 20%-25%，但目前仍有超过半数的病例病因不明。在这样的背景下，探究 POI 的遗传病因显得尤为重要。
中南大学湘雅二医院等机构的研究人员开展了一系列研究，旨在揭示 CKAP5（Cytoskeleton-associated protein 5）在卵巢功能和生育调节中的作用。研究发现，CKAP5 缺陷会诱发卵巢早衰，这一成果发表在《eBioMedicine》上，为深入理解 POI 的遗传病因提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本采集方面，收集了 5 名卵巢储备功能下降（Diminished ovarian reserve，DOR）患者和 5 名对照患者的颗粒细胞（Granulosa cells，GCs），以及两个 POI 家庭的外周血样本。在基因分析技术上，进行了 RNA 测序（RNA-seq）、基因负担分析、全外显子测序（WES）等，以筛选和验证与 POI 相关的基因。同时，利用 CRISPR/Cas9 技术构建了 Ckap5 基因敲除小鼠模型，结合小鼠血清激素测定、生育力测试、组织学分析等实验，深入探究 CKAP5 的功能。
研究结果如下：
- 差异基因表达分析：对 DOR 患者和对照患者的 GCs 进行 RNA-seq 分析，通过主成分分析（PCA）发现两组基因表达模式存在差异，共鉴定出 158 个差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）。加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选出包括 CKAP5 在内的 5 个候选基因，且 CKAP5 在 POI 组中具有最高的显著性和变异频率，其 mRNA 水平在 DOR 组显著低于对照组。
- CKAP5 在卵巢组织中的表达特征：CKAP5 在小鼠卵巢的卵母细胞和 GCs 中均有表达，在原始卵泡和初级卵泡阶段表达较高。构建 Ckap5 基因敲除小鼠模型后发现，杂合子敲除小鼠卵巢体积减小，生育力下降，血清中 FSH 和 LH 水平升高，E2水平降低，卵巢中原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡和窦状卵泡数量减少，闭锁卵泡增多，呈现出 POI 样表型。
- 单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析：对 Ckap5+/?小鼠卵巢进行 scRNA-seq 分析，发现 CKAP5 缺陷导致卵巢细胞组成改变，卵母细胞和 GCs 比例下降，基质细胞、内皮细胞和上皮细胞比例增加。GO 富集分析显示，卵巢细胞中自噬、DNA 损伤修复等相关通路下调，细胞凋亡相关通路上调。细胞间通讯分析表明，Ckap5+/?小鼠卵巢中卵母细胞与其他细胞类型之间的信号转导减少，基质细胞与其他细胞的相互作用增加。
- 单卵母细胞转录组分析：对 3 月龄小鼠的 GV 期卵母细胞进行单卵母细胞转录组分析，发现 Ckap5+/?卵母细胞中 Ckap5 RNA 水平显著降低，与 Ckap5+/+卵母细胞的表达模式不同。差异表达基因主要富集在自噬、生殖过程等相关通路，表明 CKAP5 缺陷会损害卵母细胞质量。
- CKAP5 的作用机制研究：通过免疫共沉淀（Co-IP）结合质谱分析，发现 CKAP5 与 ATM 和 ATG7 相互作用。在细胞实验中，下调 CKAP5 表达会抑制 ATM-CHK2-P53 和 ATM-SMC3/SMC1A 通路，减少 DNA 损伤修复，导致 γH2AX 积累；同时降低 ATG7 和 ATG5 水平，减少自噬体形成，破坏自噬通量。在 Ckap5+/?小鼠卵巢中也观察到类似的现象，表明 CKAP5 通过调节 ATM 和 ATG7，促进 DNA 损伤修复和自噬。
- CKAP5 变异与 POI 的关系：在两个中国汉族 POI 家庭中，发现了 CKAP5 基因的一个杂合变异（NM_0001008938.4，c.630 + 7_630 + 11delCAAAA），该变异导致蛋白截断和功能丧失，引起临床 POI。
研究结论和讨论部分指出，CKAP5 是维持卵巢储备和卵母细胞发育的关键基因，通过调节 ATG7 和 ATM，参与卵巢中的自噬和 DNA 损伤修复过程。CKAP5 基因的杂合变异会导致蛋白功能丧失，引发 POI。然而，该研究也存在一定的局限性，如人类 GCs 样本量有限、POI 队列规模较小且具有区域特异性、使用的全局杂合敲除模型无法精确研究卵巢特异性功能等。未来的研究可针对这些问题进一步深入探索，如扩大样本量、采用条件性敲除模型等。总体而言，该研究扩展了 POI 的基因型谱，为深入理解 POI 的发病机制提供了重要依据，也为未来的诊断和治疗研究奠定了基础。
