上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院（上海九院）、西北婦女兒童醫(yī)院、復(fù)旦生物醫(yī)學(xué)研究院、復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院以及中科院神經(jīng)所等機(jī)構(gòu)的研究人員首次命名了一種全新的孟德爾遺傳疾病（卵子死亡），并在培養(yǎng)細(xì)胞、非洲爪蟾卵母細(xì)胞、小鼠卵母細(xì)胞和利用一位患者（Q392*）的突變衍生的過表達(dá)工程小鼠等模型中深入闡明了致病機(jī)制，從而證明了PANX1基因突變影響蛋白糖基化、通道激活和ATP釋放，該疾病也是有關(guān)PANX1家族成員異常的首個離子通道疾病。

2003年上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院輔助生殖科匡延平（Yanping Kuang）教授團(tuán)隊在人工受精術(shù)（IVF）中發(fā)現(xiàn)了一例奇特的病例：患者性激素水平、取卵數(shù)、卵子形態(tài)及體外受精均正常，然而，從受精第二天開始所有胚胎均出現(xiàn)發(fā)黑、萎縮和退化的現(xiàn)象。

隨后他們又發(fā)現(xiàn)了兩個類似表型的獨立家族（家系2和家系3），其中一例（家系2），卵子取出20小時內(nèi)，未受精即表現(xiàn)出了發(fā)黑、萎縮和退化。與此同時，西北婦女兒童醫(yī)院生殖中心師娟子教授團(tuán)隊也發(fā)現(xiàn)了相似的病例（家系1）。

當(dāng)時，沒有醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)報道描述過這種疾病，致病原因和機(jī)制更不得而知。2015年，匡教授聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)的王磊（Lei Wang）、桑慶（Qing Sang）課題組開展調(diào)查，聯(lián)合研究團(tuán)隊將這種全新的疾病命名為“卵子死亡（oocyte death）”。

2019年3月27日，聯(lián)合課題小組在 Science Translational Medicine發(fā)表題為“A Pannexin 1 Channelopathy Causes Human Oocyte Death”的最新論文，發(fā)現(xiàn)來自四個獨立家族的患有卵子死亡癥的不孕女性攜帶不同程度的PANXI突變，該病符合孟德爾顯性遺傳特點，正式將這種卵子死亡癥納入孟德爾遺傳疾病行列。

對家系1和家系3的患者及其母親進(jìn)行全基因組測序分析，發(fā)現(xiàn)PANX1基因是唯一與家系1三名不孕患者都有關(guān)聯(lián)的突變，至于家系3，PANX1基因的雜合錯義突變是唯一與其不孕有關(guān)的突變。兩個家族的突變都源自她們的父親。

qRT-PCR分析表明PANX1在人類卵母細(xì)胞、8個細(xì)胞胚胎和大腦中的表達(dá)量最高（與其他體細(xì)胞組織相比）。研究人員又利用免疫熒光探討了其亞細(xì)胞定位。早期PANX1主要定位于人卵母細(xì)胞和受精卵的細(xì)胞膜或細(xì)胞界面，提示PANX1對卵細(xì)胞膜和早期胚胎可能具有重要生理功能。

PANX1存在三種糖基化狀態(tài)：非糖基化蛋白（GLY0）、高甘露糖蛋白（GLY1）以及完全成熟糖蛋白（GLY2）。細(xì)胞和卵子功能實驗表明突變會改變PANX1糖基化模式，被改變的糖基化模式與疾病密切相關(guān)。體外鼠卵子、非洲爪蟾卵細(xì)胞分析，突變亦引起了PANX1通道異常激活，加速了卵子內(nèi)部ATP釋放，細(xì)胞呈現(xiàn)致病表型。

在突變鼠模型中，4種點突變對鼠的生育力均無明顯影響，在人卵中，PANX1表達(dá)顯著高于鼠卵。研究人員猜測表達(dá)差異可能是基因突變鼠無不孕表型的原因。

于是，研究人員委托賽業(yè)生物（Cyagen Biosciences）構(gòu)建了家系1患者Q392*的突變過表達(dá)鼠模型，這些小鼠是通過CRISPR-Cas9介導(dǎo)的同源重組產(chǎn)生。向?qū)�RNA序列為CTCCAGTCTTTCTAGAAGATGGG靶向鼠Rosa26基因的內(nèi)含子1，一組線性化的包含ZP3-人類野生型或PANX1突變型（C1174T）cDNA poly(A)的供體載體，該系統(tǒng)與Cas9 mRNA共同注入鼠受精卵，生成打靶KI后代。對F0親代動物進(jìn)行PCR鑒定和測序分析，作為野生型小鼠進(jìn)行種系傳遞和F1子代試驗。

與卵子特異性表達(dá)野生型鼠相比，突變鼠模型如預(yù)期一般呈現(xiàn)不孕表型。

該研究成果不僅指出了“卵子死亡”疾病的致病突變和致病機(jī)理，同時也提供了首個深入研究PANX1病理學(xué)功能的疾病鼠模型，擴(kuò)大了人類孟德爾遺傳疾病版圖，提示人類卵子及早期胚胎中可能隱藏大量前所未知的新基因，為相關(guān)患者的遺傳咨詢和輔助生殖精準(zhǔn)醫(yī)療奠定了基礎(chǔ)。

原文檢索：A Pannexin 1 Channelopathy Causes Human Oocyte Death