ACS SENSORS：线粒体DNA G-四聚体有望成为不明原因不育患者精子病因学检测与靶向治疗的新指标

在当今社会，不育已经成为一个全球性的问题，影响着越来越多的家庭。而其中，由男性引起的不明原因不育更是备受关注。据WHO的最新统计，全球约1/6成年人受不孕不育症影响。全球范围内有超过1亿对夫妻面临不育问题，其中约有50%的病例是由男性引起的。而在这些男性不育的病例中，有相当一部分患者并没有明显的症状和病因，这被称为不明原因不育。不明原因不育是一种十分棘手的问题，因为它的病因不清楚，治疗起来也十分困难。许多男性不育患者经过多次治疗仍然无法成功怀孕，这不仅会给他们的生活带来巨大的压力和困扰，更会对家庭和社会造成不可估量的影响。

线粒体DNA G-四聚体（DNA G4）是一种具有高度结构化特点的DNA结构，它在细胞代谢和基因表达调控中发挥着重要的作用。目前，关于线粒体DNA G4的研究已经成为了国际上的热点话题之一。近年来，越来越多的研究表明，线粒体DNA G4与许多疾病的发生发展密切相关。例如神经退行性疾病、心血管疾病、胚胎发育等。针对线粒体DNA G4的研究已经涉及到了多个领域，包括生物化学、分子生物学、生物物理学等等。

四川大学华西第二医院生殖遗传实验室许文明教授课题组同化学学院余孝其，于抗抗教授课题组合作，运用前期开发的线粒体DNA G-四聚体探针TPE-mTO（Yu KK, Li K, He HZ, Liu YH, Bao JK, Yu XQ. A label-free fluorescent probe for accurate mitochondrial G-quadruplex structures tracking via assembly hindered rotation induced emission. Sensors and Actuators B-Chemical 2020;321.）探究不育症患者的新的病因生物学标志物。研究发现采用的TPE-mTO探针可敏感地、特异地监测精子线粒体DNA G-四聚体，并实现了精子的无创荧光体内诊断，在检测中快速地跟踪精子内线粒体DNA G-四聚体（孵育10min，无需反复清洗背景；仅需要经过染色和机器检测两步），从而为实现临床检测的高效便捷奠定了基础。

合作课题组前期通过验证18例临床反复受精失败患者，发现受精失败患者精子种线粒体DNA G4的数量显著高于正常人（n=22）（AUC=0.92）。通过线粒体G4促进剂PDS设置线粒体DNA G4高表达的模型发现，线粒体DNA G4升高后会降低精子受精能力，这可能与线粒体氧化磷酸化功能下调相关，而线粒体自噬诱导剂可恢复因线粒体DNA G4升高导致的受精不良的精子的受精能力。该研究为男方饮食导致的反复受精失败患者提供了新的潜在治疗方案提供了参考和理论依据。文章近日发表在美国化学会专业期刊ACS Sensors (中科院一区)。论文的第一作者为华西临床医学院研究生吴思娴同学。

文章链接：Wu S, Li X, Huang G, Guo J, Zhang X, Liao L, Zhi W, Li K, Wang Y, Chu Z, Shang L, Yu X, Yu K, Xu W. Dissecting Sperm Mitochondrial G-Quadruplex Structures Using a Fluorescent Probe Biomarker to Monitor and Regulate Fertilization Capability. ACS Sens. 2023 May 24. doi: 10.1021/acssensors.3c00068. Epub ahead of print. PMID: 37224082.