什麼是RSPH9基因？

RSPH9基因又叫星條狀頭部組件基因9（radial spoke head component 9），這是一種構建精子鞭毛和纖毛的頭部的蛋白。一旦發生RSPH9基因缺陷，則會直接導致精子鞭毛多態性（MMAF）的產生。

為何RSPH9基因突變會導致畸形精子症？

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原發性睫狀運動障礙（PCD）是由活動性纖毛功能障礙引起的，通常以新生兒呼吸窘迫和慢性鼻肺疾病為特徵，這些疾病可能伴有器官側面缺陷（異位症），以及後來的男性不育。它在遺傳上是異質的，據報導有30多個致病基因，約佔病例的65％。與表現出由纖毛內達因臂（IDA）和N-DRC缺陷並伴有中心對畸變引起的經典原發性睫狀運動障礙症狀的人群相反，該研究與一起鑑定出攜帶突變的患者僅影響中央的一對微管，而這些微管沒有側向缺陷。值得注意的是，從該原發性睫狀運動障礙亞人群收集的臨床數據表明，攜帶有缺陷的中央微管對的鼻上皮纖毛的運動是圓形的，與健康纖毛的平面搏動明顯不同。這種運動讓人想起沒有中央微管對的結節纖毛。因此，對於具有中樞對異常的患者不存在左右不對稱缺陷的可靠解釋是淋巴結纖毛表現出正常的運動和搏動頻率。

原發性睫狀運動障礙是一種遺傳性睫狀運動性疾病，其特徵是慢性肺部疾病，隨機的身體偏側性和不育。PCD中的慢性肺部疾病是粘膜纖毛清除能力受損的結果，通常會導致反復出現的氣道感染，支氣管擴張和肺功能逐漸喪失。診斷通常會延遲，特別是在缺少典型臨床症狀（例如眼瞼反轉）的情況下。由於疾病的表型異質性以及執行和解釋診斷測試的困難。

運動性纖毛的軸突由200多種蛋白質組成，形成9個外圍微管對偶的特徵結構，每個對偶帶有一對外部（ODA）和內部動力蛋白臂（IDA），一個中央微管對以及9個連接徑向輻條。迄今為止，據報導至少有40個基因突變引起PCD，佔全世界各種PCD隊列中高達75％的遺傳學診斷。放射狀輻照頭蛋白RSPH9中的缺陷已與PCD相關聯。

我們已經鑑定出PCD家族中編碼中央輻紋小頭對缺陷的兩個編碼放射狀輪輻頭部蛋白的基因RSPH9和RSPH4A的突變。這是PCD基因的第一篇報導，該基因引起與纖毛-軸突蛋白缺陷相關的疾病，而不是外部動力蛋白臂的缺失或減少。使用模型生物，我們還顯示RSPH9在纖毛上皮細胞中表達，而基因敲除和模仿突變均發現其對纖毛運動有明顯的損害作用。

RSPH9基因突變的機理

對衣原體RSP9突變的分析表明，與等位基因無效的人相比，鑑於這些鞭毛中保留了一些鞭毛功能，因此人類RSPH9 突變很可能是亞型的。RSPH9殘基Lys268在所有哺乳動物中都是保守的，但在某些非脊椎動物和纖毛中卻沒有。這可能反映了不同物種纖毛之間的功能差異，或者可能是這種氨基酸的喪失而不是其特定的化學性質才是導致疾病的原因。而在受影響患者中整個開放測序表明，突變等位基因的群體頻率與致病性隱性突變的預期頻率沒有顯著差異。

我們期望我們在RSPH9中鑑定出的三個的無意義突變更可能是無效等位基因，因為它們被預測會導致過早的蛋白質截斷，但這需要進一步的功能性工作來確認。這些RSPH9突變預測“徑向輻條結構域”的破壞。儘管RSPH9直系同源物被認為富含脯氨酸，但無法通過計算機建模在兩個放射狀輻頭蛋白質中鑑定出其他功能域，從而阻止了顯著的基因型-表型預測。

如何解決基因缺陷引起的男性不育？

解決方案有2項，一項是基因檢測予以確診，一項是供精人工授精（AID，Artificial Insemination by Donor Semen）。

前者推薦小藍盒PRO，這是一滴血解鎖兩性健康密碼，270種“性”基因相關檢測，從根源上了解自己的“性”機能，採用無痛採樣一滴血準確定量及突破性樣本保存技術，讓客戶足不出戶享受私密安全，並享有配套產品一體化諮詢和周期檢測持續跟踪等服務。

尤其是小藍盒PRO基因型（男）：可以檢測16種與男性機能相關疾病的164個基因檢測，包括RSPH9基因檢測，全面了解男性的精子形成、輸精管發育、精子鑽孔能力等男性生育能力情況。

而後者則是在已經知曉男性精子缺陷的情況下，採用捐獻者的精子進行受精的方法。人工授精也分2種，一種是將精子直接注射到女性生殖道內，依然需求精子通過輸卵管找到卵子與卵子授精形成受精卵，再回到子宮腔內（體內受精）。當然，也可以採用體外試管嬰兒的方法，也就是將其他捐獻者的健康精子在實驗室條件下和女方的卵子結合受精，然後等胚胎（受精卵）成熟後再移植回母體的手段。

以前所有與RSPH9相關的PCD的研究旨在確定RSPH9基因突變在PCD病因中的作用，因此對具有經典PCD臨床特徵的患者採用連鎖分析方法。但是，RSPH9基因突變編碼的間歇性超微結構缺陷（很難通過TEM進行診斷）和HSVM上的細微的纖毛搏動異常。因此，很可能沒有診斷出許多患者，因此，RSPH9基因突變的真實臨床範圍仍然非常未知。

軸突超微結構變化的確定受到方法學限制。特別是，觀察結果反映了對整個組織的採樣，因此可能錯過了睫狀結構的局部變化。觀察到的結構變化似乎根據物種，細胞器類型，涉及的蛋白質和特定突變而變化。人活動性纖毛中RSPH4A的截短突變與中樞對的缺失有關，但對於衣藻pf17中的RSP9截短突變，中樞對保留但被置換。RSPH4A和RSPH9蛋白對輻條頭結構的不同貢獻尚不清楚。此外，尚不清楚纖毛和鞭毛之間中央對結構約束和波形的差異是否可以解釋這種差異，或者人類患者是否可能比衣藻突變體具有更多完整和功能完備的radial骨頭。在RSPH9中具有單氨基酸缺失的人類中，結構後果是不同的，只有中樞對微管局部丟失，這可能反映了預期的較輕度突變。在具有RSPH9 p.Lys268 del突變的兩個家族中，實際上在UCL152家族中記錄了正常的中心對超微結構，但是鑑於UCL146有共同的突變，因此似乎觀察到了較小的中心對缺陷。如果沒有在UCL146中進行的更詳細的採樣（包括生成縱向截面），UCL146中的ULC可能會錯過UCL152中的檢測。

我們觀察到的由患者和模型生物中的RSPH9和RSPH4A缺陷引起的功能性後果支持spoke骨輻照頭和中樞對微管在確定纖毛搏動波形而非速度方面起著更重要的作用，儘管速度也會受到影響。這與觀察到的控制中樞對缺損患者的纖毛軸突速度的產生動力的達因臂的保留相一致。9+2運動纖毛和9+0節點纖毛的自然運動是不同的：9+0纖毛具有圓周運動，而不是9+2纖毛的平面“鞭打”運動，具有有效的和恢復的衝程。在斑馬魚以及RSPH9和RSPH4A患者中，radial骨輻條頭功能的改變導致9+2纖毛運動，類似於這種更簡單的9+0旋轉纖毛運動。這與先前的證據一致，即9+2纖毛中of骨輻條頭中心對相互作用的斷開會導致從正常平面運動變為異常運動。例如，抗體先前已證明對海膽的RSPH4A會影響精子鞭毛的搏動模式，但不會影響速度，從而將運動從平面運動改變為圓形運動。

在RSPH9和RSPH4A患者以及rsph9斑馬魚變體中觀察到的正常偏側性與以下觀點一致：放射狀輻條蛋白對於淋巴結睫狀功能不是必需的。它們在波形中的作用在含有中央對的9+2纖毛中顯得更為重要。我們從原位雜交觀察到，Rsph9在小鼠淋巴結纖毛（缺乏中央對）中表達，表明它是冗餘的，或者是替代的，也許是結構性的。徑向輻條頭蛋白在胚胎節點的精確功能可能與9+0節點纖毛和9+2運動纖毛波形差異的分子基礎有關，並且仍然引起人們的極大興趣。然而，關於不同纖毛類型的結構和功能之間的相關性，許多懸而未決的問題仍然存在。

總之，我們的觀察為into狀輻狀頭蛋白在纖毛和鞭毛的結構和功能中以及在原發性睫狀運動障礙的分子遺傳學基礎上的作用提供了新的見解。RSPH9和RSPH4A代表具有中樞對缺陷的PCD病例以及軸突動力蛋白臂被保留且患者沒有顯示側偏缺陷的良好候選疾病基因。RSPH9和RSPH4A的表徵以及PCD分子基礎的不斷闡明為非侵入性診斷提供了新的機會，並且至少在某些模型生物中，我們顯示出的新療法的可能性是可逆的（可修復的）分子缺陷。