男性"畸形精子症"是咋回事？听听张锋教授怎么说
生育男性的精子形态发生变异和畸形，主要包括大头精子、多尾精子，圆头精子……（文末有精彩视频）
不孕不育对于现代人来说是一个日趋严峻的问题，而导致不孕不育其中的一个重要原因在于男性的精子形态发生变异和畸形。
5 月 24 日，在"生殖医学新进展学习班暨第六届集爱中美生殖医学高层论坛"现场，复旦大学附属妇产科医院张锋教授与大家现场分享《畸形精子症的遗传分析》，他从基础研究入手，通过基因相关测序方法，介绍了精尾畸形的遗传学分析，及其在不孕不育诊疗方面的潜在应用价值。
以下内容根据张锋教授现场发言整理。
张锋，复旦大学附属妇产科医院教授、遗传工程国家重点实验室副主任、复旦大学人类精子库主任。致力于人类遗传变异导致不孕不育、出生缺陷等疾病的基础和转化研究。已在New England Journal of Medicine, Nature Genetics, AJHG等SCI期刊发表论著101篇，累计被引用4050次。
男性的精子形态发生变异和畸形，主要包括大头精子、多尾精子，圆头精子等等。这些畸形会明显影响精子的活力和运动能力，对于自然生育而言是严重的问题。精子鞭毛多发畸形（MMAF）也是这样一种影响生育的畸形改变，同时也是这次演讲的重点。
a.正常精子 b.大头精子及多尾精子
c. 圆头精子 d. 精子鞭毛多发畸形
MMAF 是由 Pierre Ray 在 2014 年提出的概念，这种精子由于尾部缺失、短小、弯曲或不规则，会严重损害精子的活力。
（A．正常精子 B~E: MMAF）
这种形态的改变，通过电镜观察微观结构,可以看到中心微管的缺失，根据已有的文献报道，MMAF是由于基因基因缺陷导致的。
目前报道的文献中，主要发现三个基因：DNAH1 + CCDC39 + AKAP4 可以解释这种变异，但在现有的病人中，这三个基因只能解释一半不到的病例，即只有一半的患者能找到这些变异。
已知导致精子尾部畸形的三种基因突变
因此我们需要挖掘更深层次的原因。
虽然对于这类尾部畸形的精子，可以通过辅助生殖技术，如单精子注射技术（Intracytoplasmic sperm injection,ICSI）进行治疗，但是临床上还是有两个问题：
ICSI技术对于这种鞭毛多发畸形的患者是否有效，让他们成功传承下一代？
通过辅助生殖技术产生的下一代是否会遗传鞭毛多发畸形？
于是我们通过基因技术解析 MMAF 的病因。
因此我们需要挖掘更深层的原因！
所谓全外显子测序，是指对于真核生物基因中，编码蛋白的重要基因的核心区域进行测量和分析，这部分约占基因组的 2%，是最具有性价比的技术分析手段。
通过上述方式，重点从罕见病人的特异性遗传改变——有害的变异，以及睾丸和鞭毛相关的基因三方面分析，结果研究组从 MMAF 患者中发现了全新的致病基因。在两例患者中都找到了 CFAP43（纤毛鞭毛相关蛋白 43）: 这是一种常染色体隐性基因突变， 每一个男性病例都是从父亲和母亲处各遗传了一个基因，虽然父母都是没有表现出这种表型，但孩子因为继承了两份变异基因，因此发病。
临床上通过基因诊断时，当按照教科书或文献报道的点突变有时候无法测得时，可以考虑是否来源于拷贝数变异。因为除了点突变外，基因组还有大片段的突变，5mb 以上往往可以通过核型分析进行观察，而长度在 1kb 以上 5mb 以下的片段变异则在测序中容易被忽略。
通过测序技术进行遗传解析，以往只有 40%的致病基因可以被解析到，现在结合测序与cGH可以解析到几乎 80%的致病基因。
为了进一步验证这些基因在MMAF疾病发生发展中的作用，动物模型是必不可少的。通过 CRISPR/CAS9 工具，敲除 CFAP43,44基因建立小鼠模型。
结果可以观察到，左侧是正常的小鼠精子， 右侧是敲除两个基因后的表现，出现短尾卷曲等畸形，进一步验证了该基因导致 MMAF 疾病的发病。
此外，在研究中还发现，小鼠对于基因变化更敏感，敲除后几乎没有形态正常的精子产生。
这也提示我们基因变异在不同的物种中严重性和致病性是不同的。
在进行基础研究验证后，我们又回到了临床问题：不同的基因缺陷是否可以产生正常的后代？
为了预测不同基因缺陷患者做单精子注射治疗（ICSI）的效果，研究组通过小鼠模型进行了大规模的体外实验， 建立小鼠模型后，通过辅助生殖技术验证不同的基因缺陷是否可以产生正常的后代。结果显示 CFAP43,44 等经过治疗后都可以有很好的预后。但某些基因如CFAP65，无法产生正常后代，预示着这个基因的突变可能不仅造成了精子形态的畸形，还可能导致精子内部某些关键基因的缺失。
在论坛现场，张锋教授也与大家分享了该研究的三个总结：
基因变异是 MMAF 的重要致病因素
遗传分析和基因编辑小鼠模型可以促进 MMAF 的分子诊断和发病机制研究
小鼠大样本 ICSI 可指导临床干预策略
张锋教授在现场分享后，接受了《医学界》的独家采访，就畸形精子症进行进一步讲解，具体请看视频——
文字版
《医学界》：为什么会有这种MMAF疾病？
张锋：男性不孕原因很复杂，临床可分为无精症、少精症、弱精症等。简而言之，精子的数目、活力、形态等各方面，甚至在精浆里的各种生化指标，都会对最终的生育产生影响。
从另外一个方面来讲，有些男性不孕是因为基因这种先天性的遗传原因，也有一些和抽烟喝酒等后天因素有关，它们会对精子质量造成影响。此外也和男性年龄有关，随着年龄增长，精子活力降低，畸形率增加，精子所携带的突变率也会升高。总之是受到一个复杂的综合因素影响。
《医学界》：面对精子形态异常患者，临床干预措施有哪些？
张锋：关于精子形态异常原因，一种是生活习惯导致，这部分是可逆的；还有一部分是基因导致，这部分是先天、不可逆的。我们目前的技术可以通过基因技术进行诊断，找到不同病人的不同致病基因，从而确定是先天还是后天（如工作压力、生活习惯等）导致的暂时性问题，从而给到医生干预和临床治疗的指征和方向。
先明确病因才可以指导临床医生进行针对性治疗。比如有些基因治疗的前景很好，可以鼓励病人勇敢接受辅助生殖治疗或者干预，这样成功率也高，病人的身体和经济压力的负担也会小一点。
如果说某一些基因导致的问题在现阶段，用传统方法治疗没有很好的预期，我们就不该去鼓励患者做试管的周期，这会给身体和经济带来很大损失。如果患者非常着急要小孩，可以考虑精子库的供给。如果年纪不大可以等几年，现在科研发展很快，我们再探索一些新的干预手段。
如果对于某些基因有了新的干预方法，我们也会鼓励病人来治疗。总之，这是要等待基因技术、辅助生殖技术不断优化的。
《医学界》：畸形精子症可以正常生育吗？
张锋：畸形精子症在很多情况下是影响自然生育。如果顶体有问题会有受精障碍，尾部有问题会游不动，那么夫妇自然生育时就会有困难。
但是，如果没有涉及到胚胎发育中最关键的核心问题，我们可以用体外受精方式来进行——那些在自然生育中需要跋山渉水的很多难关，我们可以在体外抄近道。比如精子鞭毛有问题的，精子游不动，它在女性生殖道里无法前进，所以不可能生育。那么可以采用体外——在试管里面或者培养皿里面让精子和卵子相遇，类似『科学相亲』，这样就很有可能受精成功。
还有一些部分有顶体缺陷的精子，不能精卵结合，钻不进去，怎么办？现在我们有单精子的注射技术，即把精子注射到卵体里，从而克服天然屏障。当然，并不是所有顶体缺陷都能做单精子注射来实现，但至少有一部分是可以实现的。
很多人认为不孕不育是个很笼统的概念，其实在临床上医生把它分得很细，针对多数问题，我们已经有了解决方法；那些还没有解答的，可以通过这种基础科研、转化医学研究来实现。
本文首发：医学界妇产科频道
本文作者：周晓博 郑华桔
排 版：阿峰
责任编辑：郑华桔