受精是指精子和卵子的相互识别和融合，并形成双原核受精卵的过程。在辅助生殖治疗过程中，一些患者会出现受精失败的情况，即所有的卵子在授精时没有原核存在，继续培养也没有卵子生成。男性或女性因素都可能导致受精失败。雄性因素的主要致病基因是PLCZ1，但该基因的突变只能解释雄性因素导致的受精失败的约30%，因此迫切需要确定新的致病基因并探索可能的干预方案。

　　2021年2月23日，中南大学和中信湘雅生殖与遗传医院的研究小组在《美国人类遗传学杂志》上联合发表了一篇关于ACTL9的同源致病变体导致人类受精失败和男性不育的在线文章。该研究在ACTL9中发现了一个新的致病基因，导致人类和小鼠的受精失败和男性不育，并通过一系列体内和体外研究，揭示了男性伴侣携带ACTL9纯合突变导致受精失败的致病机制，提供了有效的干预方案。

　　本研究对中信湘雅生殖与遗传医院21例因男方因素导致卵胞浆内单精子注射（ICSI）受精失败的患者进行了基因检测和全外显子组测序分析。发现3名患者携带ACTL9基因的纯合突变，分别为c.1034C>T（p.Ser345Leu）、c.1138G>T（p.Val380Leu）两个错义突变和一个无义突变c.1209C>G（p.Tyr403Ter）（图1）。

　　图1：在三个受精失败系中发现ACTL9纯合突变

　　巴氏染色的形态学观察显示，携带ACTL9突变的患者的精子头部畸形率很高，尤其是圆锥形头部的比例明显高于正常精子（图2A）。通过透射电子显微镜，发现ACTL9突变精子的核周鞘（PT）明显比正常精子宽（图2C），并呈现出 "折叠 "的顶体（图2B）。

　　图2：ACTL9突变体精子的形态学观察

　　根据精子免疫荧光染色，发现正常精子的卵母细胞激活因子PLCζ主要定位于精子的赤道部，而ACTL9突变体精子的颈部PLCζ异常定位于精子（图3A）。进一步研究表明，突变体精子进入卵细胞浆后不能刺激正常的钙振荡，定位于精子颈部的PLCζ仍在细胞核旁边，不能完全释放到卵细胞浆中（图3B）。

　　图3：PLCζ在ACTL9突变体精子和受精失败卵中的表达和定位。

　　研究小组随后使用CRISPR/Cas9技术创建了一个突变的Actl9小鼠模型，携带与患者相似的突变位点，并发现纯突变的雄性小鼠完全再现了男性患者的精子PT扩展和ICSI受精失败表型（图4）。

　　图4：Actl9突变体小鼠ICSI受精失败的表型。

　　最后，在上述研究的基础上，经患者充分同意并在医院伦理委员会的监督下，对患者的两位妻子进行了ACTL9突变的筛查，并使用临床上成熟的钙离子载体进行了卵细胞辅助活化干预。两对夫妇都获得了正常的受精和优质的胚胎，其中一位患者被移植并获得了健康的活产。

　　综上所述，本研究首次证明ACTL9的纯合突变会导致ICSI受精失败和男性不育。该突变导致精子顶体 "折叠"，从而导致PLCζ无法在核周围包膜中正常安顿，从而被释放到卵母细胞浆中导致钙离子冲击，这是受精失败的主要原因，可以通过钙离子辅助激活来有效影响。

　　中南大学基础医学院的戴静博士和中信湘雅医院生殖与遗传科的张天拉博士是本文的共同第一作者。

　　林格的小组一直在研究体外受精过程中胚胎实验室中各种异常的病因。已经报道了一些导致卵子成熟受损、缺乏受精能力、受精卵缺乏分裂和早期胚胎发育停滞的分子机制。他为相关患者的遗传咨询、分子诊断和精确干预提供了理论基础。