雄激素调控小鼠外生殖器发育关键基因的鉴定及其在性别分化中的作用机制研究

本研究针对雄激素信号通路在胚胎外生殖器(eExG)性别分化中的关键作用，通过睾酮丙酸盐(TP)和氟他胺(FLU)干预建立小鼠模型，结合RNA-seq技术鉴定出136个与尿道管化等男性化特征相关的候选基因（含58个雄性相关和78个雌性相关基因），发现间充质发育相关基因的显著富集，为先天性尿道下裂等性别发育障碍(DSD)的机制研究提供了新靶点。

　　

在哺乳动物发育过程中，外生殖器的性别分化是一场精妙的激素调控芭蕾。当SRY基因在XY胚胎中启动睾丸分化后，睾酮及其代谢产物5α-二氢睾酮(DHT)便成为塑造雄性特征的"分子雕刻刀"。然而这把"雕刻刀"如何精确控制尿道管化等复杂形态发生过程？为何雄激素信号通路缺陷会导致每200-300名男婴中就出现1例的尿道下裂？这些谜题始终困扰着发育生物学领域。

日本基础生物学研究所(National Institute for Basic Biology)的研究团队通过巧妙设计激素干预实验，在《Gene》发表的研究揭示了这一关键发育过程的基因调控网络。研究人员选择胚胎第14.5-15.5天(E14.5-E15.5)这个雄激素作用的"黄金窗口期"，给孕鼠分别注射雄激素激动剂睾酮丙酸盐(TP)和拮抗剂氟他胺(FLU)，成功构建了雌性胚胎男性化和雄性胚胎女性化的模型。通过RNA-seq技术分析E16.5胚胎外生殖器的转录组差异，结合生物信息学分析，他们发现激素处理组的基因表达谱呈现典型的性别中间态特征。

关键技术包括：1) 建立TP诱导雌性胚胎男性化和FLU诱导雄性胚胎女性化的动物模型；2) 对E16.5胚胎外生殖器进行RNA-seq转录组分析；3) 通过主成分分析(PCA)和差异表达基因筛选鉴定候选基因；4) 基因本体论(GO)富集分析揭示关键生物学过程。

【形态学观察】显示TP处理的雌性胚胎外生殖器出现典型的雄性特征，包括尿道管化和包皮增厚；而FLU处理的雄性胚胎则呈现雌性化表型，证实E14.5-E15.5是性别分化的关键期。

【转录组分析】发现136个性别相关候选基因(58个雄性相关如Mafb、78个雌性相关)，其中仅少数含有经典雄激素反应元件，提示AR主要通过间接调控发挥作用。

【功能富集】特别值得注意的是，这些基因显著富集于间充质发育和组织重构通路，与既往发现的尿道侧翼间充质中AR表达关键性的报道相呼应。

这项研究的重要意义在于：首次系统鉴定了胚胎外生殖器性别分化的核心基因群，揭示间充质发育是雄激素调控的关键靶点。不仅为理解尿道下裂等出生缺陷提供分子机制解释，更重要的是建立了"激素干预-表型分析-转录组挖掘"的研究范式。特别值得关注的是，与单细胞测序技术相比，这种基于整体器官的转录组策略更能捕捉组织微环境中细胞互作的调控网络，为复杂形态发生过程的研究提供了新思路。

研究还留下若干有趣问题：如鉴定出的候选基因如何精确调控尿道管化的空间模式？为何仅部分基因含有经典雄激素反应元件？这些都有待后续功能实验验证。该基因集的建立为发育生物学和临床医学架起了桥梁，未来或可通过这些分子标志物实现尿道下裂的早期筛查和干预。