[发明专利]雄性生育障碍动物模型及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域。更具体地说，本发明涉及非人哺乳动物的雄性生育障碍动物模型的建立方法及其用途。

背景技术

人类的生殖涉及到人口的质量，而现代生活中，由于工作压力和各种各样的环境因素导致人们的生育质量逐年下降，因此，对人类生殖的研究已经成为科研工作者的研究“热点”。

雄性生育力是一个复杂的过程，受到很多不同因素的影响，比如精子能否正常产生、精液质量是否良好、精子数量是否足够、精子的形态和活动力是否正常，等等[1]。据报道，在西方国家，1/6的夫妻存在生育困难。其中一半是由于男性因素导致的不育(MFI)。1/3的MFI与染色体异常相关；剩下的2/3原因未知[2，3]。

精子的产生发生在雄性睾丸中，精子发生过程称为spermatogenesis，可分为三个不同的时期：有丝分裂(mitosis)，即精原细胞的自我更新和增殖；减数分裂(meiosis)，即染色体数目从二倍体变成单倍体；精子形成(spermiogenesis)，即精子细胞分化为成熟精子[4]。其中任一时期的生理异常，都将导致精子不能正常产生。

与精子发生的前两个时期不同，在精子形成过程中发生着剧烈的形态改变，圆形精子被转变成延长的、蝌蚪状的成熟精子，大小也减少为原先的1/5左右[5，6]。精子形成阶段的复杂重构过程包括顶体和精子尾巴的形成，DNA被紧密包装，线粒体沿着精子的颈部和尾的中段排列，与透明带结合和信号转导的精子表面和跨膜结构被合成，多余胞浆的去除和精子活动力的形成。这些独特的细胞重构过程需要精子特异基因的表达来发挥调节作用。据推测有600-1,000个生殖细胞特异性的基因参与精子形成过程[7]。在过去的15年中，基因剔除研究已经鉴定了20多个雄性生殖细胞特异性的基因在精子形成过程中发挥关键作用[8]。这些基因参与调节顶体形成(Hrb、Gopc和Csnk2a2)、尾巴形成(Tektin-t、Vdac 3、Sepp1、Akap4和Spag6)、染色体包装(Prm1、Prm2、Tnp1、Tnp2和Hlt2)、与透明带结合和信号转导相关的表面分子(Adams 1-3，Tenr，Apob，Clgn，Catsper1和Catsper2)和能量代谢(Gapds和sAc)。

在精子形成后，精子从生精小管顶端被释放下来，进入管腔，并在附睾转运过程中经历进一步的成熟，获得活动力和识别并与卵子融合的能力。

哺乳动物的受精过程是一个连续的、多步骤的事件，射出的精子需要穿过雌性生殖道，并在雌性生殖道内获能，完成从子宫到输卵管的迁移，才能到达位于输卵管壶腹部的卵子，然后发生包括精子与透明带的粘附与结合、精子与卵子之间的膜融合等过程才能完成受精。

研究表明多种蛋白酶和它们的抑制剂参与睾丸发育及睾丸相关基因的表达调控[9]。睾丸无论在胚胎期，还是在成体都是一个高度动态的器官，时刻发生着一系列根本性的重塑事件。蛋白酶及其同源的抑制因子在建立和维持睾丸结构、精子发生及受精过程中都发挥了重要的生物学功能。

丝氨酸蛋白酶是已知的蛋白酶中主要的一类，1/3以上的已知蛋白酶为丝氨酸蛋白酶，它在自然界中分布广泛，已发现在所有的细胞生命体和多种病毒基因组中存在[10]。丝氨酸蛋白酶因其酶的活性位点上有个亲核的丝氨酸残基而得名，它攻击底物肽键中的羰基基团，形成酰基-酶中间产物，然后发生水/羟基诱导的皂化作用使酶再生，从而催化底物水解[11]。

在真核生物蛋白质组中，丝氨酸蛋白酶超家族是其中最大、最多样的酶家族之一，包含约200个酶或者1％的人类编码基因[12]。丝氨酸蛋白酶参与了胚胎发育、免疫应答和凝血过程等多种生理过程，与人类健康密切相关[13-17]。蛋白酶表达及其时空性的异常将导致多种病理现象，如癌症、炎症、出血不止、骨质疏松、神经退行性疾病和心血管疾病等。