中國科學家首次建立人類精子發生過程高精度轉錄組圖譜

在生殖醫學中，精子是人類自身繁育和物種延續的重要保障，承載著將父源基因組遺傳信息延續下去的重任。所以全面了解精子的轉錄組是非常重要的。近日，北京大學BIOPIC中心、北京大學第三醫院和南方醫科大學的研究人員聯合在國際知名學術期刊（Cell Stem Cell）《細胞干細胞》上發表了重量級研究成果，在國際上首次完成了人類精子發生過程中的細胞命運轉變和基因表達圖譜的繪制。

全世界有10～15%的育齡夫婦存在不孕不育的問題。其中，男性因素約占50%，比例之高令人詫異。闡明人類精子發生過程中的基因表達調控機制是發育生物學的重大科學問題，對理解、診斷和治療男性不育相關疾病至關重要。

在這項研究中，研究人員首次從單細胞水平系統闡明了人類精子發生過程中的基因表達調控網絡和細胞命運轉變路徑，繪制了人類精子發生的高精度單細胞轉錄組圖譜，解析了成年男性全部生殖細胞類型及其關鍵的分子標記，并初步探索了將單細胞轉錄組技術用于人類非梗阻性無精癥的研究和診斷。研究團隊首先分離并獲取了正常成年男性和梗阻性無精癥患者的近3000個睪丸組織細胞，進行了高精度的單細胞轉錄組測序分析，并結合t-SNE、PCA和Monocle2等多種生物信息學分析方法對這些數據進行深度挖掘。挖掘的具體方面包括：人類精子發生過程中的細胞命運轉變和基因表達動態，精子自我更新、分化及參與的信號通路，精母細胞的基因表達特征，精子細胞的發育及其調控機制，睪丸體細胞的微環境等。

不僅如此，研究團隊進一步對一例非梗阻性無精癥患者的174個睪丸細胞進行研究，確定了該無精癥患者睪丸中的各種細胞類型及其與正常人睪丸中對應的細胞類型相比發生的基因表達異常，為男性不育的臨床診斷提供了新的思路。