根据国民健康署统计资料显示，104 年台湾不孕症盛行率高达 10%~15%，也就是每七对夫妻当中，就有一对面临生育问题。其中，男性因素所占比例并不低，自体免疫疾病、感染性疾病、外伤、药物和环境毒素等因素，可能影响睾丸制造精子的能力，使得精子数目太少、活动力太差、精子畸形、无精子症、精子本身具有抵抗与卵子结合抗体的精液异常，以及精子与卵子结合为受精卵的能力受损，都可能是导致男性不孕症的罪魁祸首。
单细胞 RNA 定序 完成睾丸细胞基因体图谱
近日，密西根大学医学院（University of Michigan – Medicine）为了找出精子出错的问题，透过单细胞 RNA 定序研究小鼠精子发育过程，并找到新的细胞类型和分子特征，进而完成至今最完整的睾丸细胞基因图谱。该研究刊登于《Developmental Cell》。
精子细胞发育过程是连续不断的
该研究团队分别分析了 34633 个小鼠睾丸细胞，并且测量了每个细胞数千个基因活性，并且确认所有已知的生殖细胞（germ cell）和体细胞（somatic cell），其中主要的生殖细胞群，包括精原细胞（spermatogonia, SPG）、减数分裂的精母细胞（meiotic spermatocytes, SCytes）、减数分裂后单倍体圆形精子细胞（post-meiotic haploid round spermatids, STids）、长型精子细胞（elongating spermatids, ES）。他们更发现，除了进入减数分裂时的单一离散过渡期之外，从干细胞到成熟的精子细胞，发育过程基本上是连续的。
鉴定已知和意外的体细胞群
除了生殖细胞之外，他们还发现支持精子发育的睾丸内体细胞类型和状态，包含 Sertoli 细胞、Leydig 细胞、类肌细胞（myoid）、内皮细胞和巨噬细胞。其中 Sertoli 细胞又可分为九种亚型，能维持细精管结构、排放精子、分泌精液，也能在整个发育过程中保护生殖细胞，并且从外部环境传递讯息；Leydig 细胞能分泌睪固酮（testosterone），类肌细胞有助于排放精子。
此外，他们也意外发现二种出人意料的体细胞类型，也就是第二型天然淋巴细胞（innate lymphoid type II cell, ILCII）和间质细胞（mesenchymal cell）群体。前者的 Id2、GATA3、CD90、IL7R、IL13 和 RORA 皆高度表现，可能与第二型辅助型 T 细胞（T helper cells 2, Th2）分泌细胞激素有关；后者的Tcf21、Arx、Vim、Col1A1 和 Sca1 皆高度表现，类似胚胎间质细胞祖细胞群（embryonic interstitial cell progenitor population），但该群体是否拥有祖细胞能力以及在成人睾丸中的作用尚不清楚，未来仍需近一步研究确认。
为不孕症研究奠下基础
该研究主要作者 Sue Hammoud 博士表示，生殖细胞发育是一个非常复杂的过程，有关哺乳动物精子如何发育以及推动分化计划的机制，人类仍有许多未知之处。因此，只有借由了解生殖细胞和体细胞之间的相互作用机制，人们才能开始在培养皿中，更有效能且安全地推动这一过程。
最后该研究有趣的地方在于该研究团队意外鉴定出类似于胚胎祖细胞的细胞群，他们也表示，未来将更深入地研究该细胞类型及其在成年睾丸中的应用潜力，更期望找出男性不孕症患者精子异常详细机制，为家庭增长带来新的希望。
延伸阅读：生殖大革命 ── 未来将能制造人工配子繁衍新生命？参考资料：
1. Developmental Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.devcel.2018.07.025
2. https://www.gender.ey.gov.tw/gecdb/Stat_Statistics_Field.aspx
3. https://labblog.uofmhealth.org/lab-report/new-insights-on-sperm-production-lay-groundwork-for-solving-male-infertility
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