2021年11月16日，课题组在国际著名期刊《细胞探索》（Cell Discovery）上发表了题为“人类WDR63中的双等位基因变异通过异常的内动力蛋白臂组装导致男性不育”（Bi-allelic variants in human WDR63 cause male infertility via abnormal inner dynein arms assembly）的研究论文。
近年来，随着分子遗传学和生殖医学的快速发展，科学家们逐渐揭示了多种基因变异与男性不育之间的关系。男性不育是全球范围内的重要健康问题，约占所有不育病例的一半。多形态异常精子鞭毛（MMAF）是一种严重的男性不育症状，其特征是精子数量减少和精子运动能力显著下降。研究发现，内侧动力蛋白臂（IDA）由一系列蛋白复合物组成，是纤毛和鞭毛弯曲形成和跳动所必需的，其缺陷会导致精子鞭毛形态异常。然而，导致IDA缺陷的遗传原因和分子机制仍不明确。
在这项研究中，研究团队通过全外显子测序技术，在一个包含243名中国MMAF和非梗阻性无精子症（NOA）患者队列中，鉴定了WDR63基因的两个功能缺失变异。WDR63基因编码一种主要在睾丸中表达的IDA相关蛋白。为了进一步验证WDR63基因的功能，研究人员使用CRISPR-Cas9技术生成了Wdr63敲除（Wdr63-KO）小鼠模型，结果显示，Wdr63-KO小鼠表现出精子数量减少、精子鞭毛形态异常和男性不育。
图1.WDR63敲除的雄性小鼠显示出经典的MMAF表型
通过透射电子显微镜分析，研究人员发现Wdr63-KO小鼠的精子鞭毛“9+2”轴突结构严重紊乱，内侧动力蛋白臂缺失。进一步研究表明，WDR63与WDR78主要通过WD40重复域相互作用，并且WDR63对于IDA的组装至关重要。值得注意的是，无论在人类还是小鼠中，通过单精子卵细胞浆内注射（ICSI）治疗，携带WDR63变异的男性不育患者都能够获得成功的临床妊娠。这表明WDR63双等位基因变异可以作为男性不育的遗传诊断指标。
图2.对Wdr63敲除雄性小鼠的超微结构分析显示其轴突结构严重紊乱
综上所述，这项研究首次揭示了WDR63基因的双等位基因变异导致男性不育的机制，并提供了新的遗传诊断和治疗策略。这对于MMAF患者的诊断和治疗具有重要的临床意义。
本研究的共同第一作者陆帅博士、顾亚云副教授、吴亦非博士来自我校南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室、公共卫生学院。我中心胡志斌主任、中信湘雅生殖与遗传专科医院遗传中心谭跃球主任和江苏省人民医院生殖医学中心杨晓玉博士为共同通讯作者。感谢南京医科大学生殖医学与子代健康全国重点实验室郭雪江教授团队、叶岚教授团队和刘明兮教授团队等多位专家对本研究给予的大力支持。
