研究發現，成熟精子缺乏完整的線粒體DNA

線粒體DNA是嵌入細胞器中的獨特遺傳密碼，是人體內每個細胞的動力裝置，而線粒體DNA只由母體遺傳，新的研究為這一基本科學原理提供了新的見解。

這項研究是俄勒岡健康與科學大學和其他機構合作進行的，發表在《自然遺傳學》雜志上。

科學家們早就認識到，線粒體DNA(mtDNA)只來自人類的卵細胞，這意味著只有母親才能提供由數千個線粒體攜帶的遺傳密碼，這些線粒體是人體每個細胞產生能量所必需的。

以前，人們認為，在受精過程中，精子與卵母細胞或發育中的卵子融合后不久，父系mtDNA就被消除了，者可能是通過一種類似免疫的搜索-破壞反應。

然而，該研究發現，雖然成熟精子確實攜帶少量線粒體，但它們缺乏完整的tDNA。

OHSU胚胎細胞和基因治療中心主任Shoukhrat Mitalipov博士說:“我們發現，當每個精子細胞與卵子受精時，確實會帶來100個左右的線粒體作為細胞器，但其中沒有mtDNA。”

研究人員發現，精子細胞不僅缺乏完整的mtDNA，而且還缺乏維持mtDNA所必需的一種蛋白質，即線粒體轉錄因子a (TFAM)。

科學家們不確定為什么精子不允許提供線粒體DNA，但Mitalipov認為，這可能與精子在其生物動力中使用大量線粒體能量使卵子受精有關。因此，它會在mtDNA中積累突變。相比之下，發育中的卵母細胞主要從周圍細胞獲取能量，而不是從自身的線粒體中獲取能量，因此保持相對原始的mtDNA。

Mitalipov說:“卵子之所以能傳遞非常好的線粒體DNA，部分原因是它們不使用線粒體作為能量來源。”

精子中大約100個細胞器被嵌在每個卵細胞中的數十萬個線粒體所淹沒——每個細胞都攜帶線粒體DNA中的37個基因。只有母體mtDNA的貢獻被認為通過限制導致后代疾病的mtDNA突變積累的風險而賦予了進化優勢。

線粒體控制著身體每個細胞內的呼吸和能量產生，因此mtDNA的突變可能導致一系列潛在的致命疾病，影響需要高能量的器官，如心臟、肌肉和大腦。

為了幫助母親防止將已知的mtDNA疾病遺傳給她們的孩子，Mitalipov開創了一種稱為線粒體替代療法的方法，通過使用來自捐贈卵子的健康mtDNA進行體外受精來替代突變的mtDNA。

國會阻止美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration)監督在美國使用該方法進行的臨床試驗，因此臨床試驗轉而在海外進行，包括在英國進行的預防疾病的臨床試驗和在希臘進行的治療不孕癥的臨床試驗。

研究人員寫道，這項新發現對人類生育和生殖細胞治療具有重要意義。

“了解TFAM在精子成熟過程中的作用及其在受精過程中的功能，可能是我們治療某些不孕癥的關鍵，并提高輔助生殖技術的效率，”通訊作者、費城托馬斯杰斐遜大學的分子生物學家Dmitry Temiakov博士說。

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