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“自私”的干細胞產生更多的突變精子

2025-10-14 中國科學報 文樂樂
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一項研究表明,高齡父親將致病突變遺傳給孩子的風險比我們想象的要高。基因組測序顯示,在30歲出頭的男性中,大約每50個精子中就有1個攜帶致病突變;而到70歲時,這一比例上升到近1/20。10月8日,相關研究成果發表于《自然》。

論文作者之一、英國惠康桑格研究所的Raheleh Rahbari說:“這篇論文清楚地表明,年齡較大的父親遺傳致病突變的風險更高。”

惠康桑格研究所的Matthew Neville說,準父母可能需要考慮這一點。例如,如果年輕男性想年紀大一些時再有孩子,可以考慮冷凍精子;而計劃組建家庭的年長男性則可以考慮采用現有的各種篩查技術。

最近的研究表明,每人體內的大多數細胞都有約70個父母都沒有的新突變,其中80%的突變源于父親的睪丸。人們認為,由于隨機突變,精子中的突變數量隨著男性年齡的增長而穩步增加。但一些遺傳性疾病,如軟骨發育不全或侏儒癥,其發病率比隨機突變高得多。

2003年,英國牛津大學的Anne Goriely意識到,這可能是由一些產生精子的干細胞“自私”所致。這意味著某些突變會使這些干細胞的增殖速度超過正常水平,因此攜帶這些突變的精子比例會隨著男性年齡的增長呈指數級上升,而非穩定增長。Goriely進一步證明了幾個不同基因的突變可以使精子干細胞變得“自私”,但她懷疑還有更多突變。

現在,Rahbari、Neville和同事對81位不同年齡的男性的10萬多個精子及血細胞進行了測序。使用標準測序方法的錯誤率過高,無法可靠識別單個DNA分子的突變。而該團隊采用了一項新技術,對雙螺旋的兩條鏈都進行測序——如果兩條鏈上都發現突變,就不太可能是錯誤了。

這種方法使研究團隊在40多個基因中發現了大量突變,后者會使精子干細胞變得“自私”。“這種效應在全基因組范圍內的規模比我們想象的要大得多。”Neville說。

大部分人類基因組都是“垃圾”序列,這意味著大多數隨機突變沒有任何影響。相比之下,雖然這些“自私”突變僅占所有突變的很小一部分,卻會影響關鍵基因,從而導致重大后果。“在大多數情況下,它們可導致相當嚴重的神經發育障礙。”Neville說,這40多個基因中至少有兩個會導致自閉癥,而其中一些突變會大大增加罹患癌癥的風險。

Goriely說,這是一項很好的研究。“我們早就知道,父母年齡大并非好事。”她說,“過去,這種風險主要與母親聯系在一起。現在我們了解到,父母雙方的年齡都對孩子的健康有影響。”

在血液樣本中,吸煙、酗酒或肥胖的男性的總體突變負擔要大得多。但在精子中,突變的累積速度僅為1/8,且與吸煙、酗酒或肥胖無關。這表明,人體有某種機制保護睪丸免受此類環境因素影響。

在另一項由Rahbari和Neville等人參與的研究中,這種新的測序技術被應用于口腔內的皮膚細胞,并揭示了一種類似的模式,即促進生長的突變會提高某些干細胞譜系的比例。

“看來,這種選擇模式并非精子細胞所獨有。”Rahbari說,促進生長的突變是細胞癌變的一步,即使細胞沒有癌變,它們也會引發新問題,甚至可能導致衰老。

相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09448-3

打印 責任編輯:宋同舟

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