摘要：一项最新研究揭示了影响人类生育能力的根本性分子机制，这一发现可能彻底改变我们对不孕症、流产和遗传疾病成因的理解。加州大学戴维斯分校的研究团队通过精密的分子生物学实验，发现了染色体在生殖细胞形成过程中的关键保护机制，为治疗生育障碍开辟了全新路径。

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250928095627.htm

一项最新研究揭示了影响人类生育能力的根本性分子机制，这一发现可能彻底改变我们对不孕症、流产和遗传疾病成因的理解。加州大学戴维斯分校的研究团队通过精密的分子生物学实验，发现了染色体在生殖细胞形成过程中的关键保护机制，为治疗生育障碍开辟了全新路径。

这项发表在《自然》期刊上的研究显示，人类的生育能力实际上取决于一个在胎儿期就已开始的复杂分子过程。研究团队发现，特殊的蛋白质网络在卵子和精子形成时发挥着至关重要的保护作用，确保染色体能够正确分离，从而维持代际间的遗传稳定性。

从胎儿期开始的生育决定因素

加州大学戴维斯分校微生物学和分子遗传学系教授Neil Hunter在接受采访时表示："当女性怀孕时，妊娠的结果实际上部分取决于她在母体子宫内胚胎发育期间就已确定的因素。"这一看似矛盾的说法实际上揭示了生殖生物学中一个长期被忽视的重要环节。

研究发现，女性胎儿卵巢中形成的卵细胞质量，对其未来的生育能力具有决定性影响。这些细胞中的染色体必须经历精确的切割、重组和分类过程。任何环节的错误都可能导致卵子或精子中染色体数量异常，进而引发不孕症、反复流产或遗传疾病。

男性的情况有所不同，精子的形成过程发生在青春期之后的睾丸中，但同样遵循着相似的分子机制。Hunter教授指出："如果这个过程出现错误，最终会导致卵子或精子中染色体数量不正确，这可能造成不孕、流产或遗传疾病患儿的出生。"

染色体交叉的分子芭蕾

微生物学和分子遗传学系教授尼尔·亨特 （Neil Hunter） 发现了染色体在卵细胞和精子发育过程中如何保持连接的关键一步，有助于预防生育问题。照片显示了小鼠卵母细胞中带有交叉的配对染色体。图片来源：亨特实验室/加州大学戴维斯分校

研究团队通过使用酵母作为模型系统，成功揭示了染色体重组过程中的精密分子机制。人类每个细胞包含46条染色体，由23对同源染色体组成，每对中的一条分别来自父母双方。在生殖细胞形成的早期阶段，这些染色体对会精确配对，父源和母源染色体发生断裂并重新连接，形成所谓的"交叉"结构。

这些交叉结构具有双重重要功能。首先，它们确保遗传给后代的每条染色体都包含来自父母双方的独特基因组合，增加了遗传多样性。更为关键的是，交叉结构使配对的染色体保持连接状态，在细胞分裂产生卵子和精子时，这些连接起到了导向作用，确保染色体的正确分配。

研究显示，这一过程对女性尤为重要。当染色体在发育中的卵细胞中配对时，匹配的DNA链在短距离内交换并缠绕形成"双Holliday连接"结构。随后，这种结构的DNA链被切割以连接染色体，形成稳定的交叉。

与男性不同的是，女性的未成熟卵细胞在形成交叉后会进入休眠状态，这种状态可能持续数十年直到排卵被激活。Hunter教授强调："对未成熟卵细胞来说，维持交叉连接数十年是一个巨大的挑战。"

蛋白质守护者的发现

通过创新的"实时遗传学"技术，研究团队成功识别了保护染色体交叉结构的关键蛋白质网络。他们发现，粘连蛋白等关键分子能够防止STR复合物（在人类中称为Bloom复合物）在交叉形成之前不当地拆解连接结构。

博士后研究员唐尚明（现为弗吉尼亚大学助理教授）与Hunter教授合作开发的实验方法，使研究人员能够选择性地降解特定蛋白质，然后分析DNA以确定连接是否正确解析并形成交叉。通过这种方式，他们构建了蛋白质网络协同工作以确保交叉形成的完整图谱。

"这些蛋白质保护着双Holliday交叉点，"Hunter教授解释道，"这是一个关键发现。"如果染色体对缺乏至少一个交叉连接，它们可能会失去彼此的关联，导致在细胞分裂时错误分离，产生染色体数量异常的卵细胞。

这种异常直接关联着多种严重的生殖健康问题。例如，额外的21号染色体拷贝会导致唐氏综合症，患儿会出现认知障碍、心脏缺陷、听力损失等多种症状。

从基础研究到临床应用的桥梁

虽然研究使用酵母作为模型系统，但其发现具有广泛的人类医学意义。Hunter教授指出："我们研究的染色体结构在进化过程中几乎没有变化。我们在酵母中观察到的每种蛋白质在人类中都有直接对应物。"

这一发现为理解人类生育问题提供了新的视角，也为诊断和治疗方法的开发奠定了基础。研究表明，未能保护双Holliday交叉点可能与人类的多种生育问题直接相关，包括不孕症、反复流产和遗传疾病的发生。

目前的研究成果主要集中在基础机制的阐明上，但其潜在的临床应用前景广阔。通过深入理解这些分子过程，科学家们有望开发出更精确的诊断方法，识别生育问题的根本原因，并设计针对性的治疗策略。

这项研究得到了美国国立卫生研究院和霍华德休斯医学研究所的资助，同时也获得了多个癌症研究基金会的支持。研究团队包括加州大学戴维斯分校的七名本科生研究员，体现了这一重要发现的协作性质。

随着对生殖生物学分子基础理解的不断深入，这类基础研究正在为解决人类生育健康问题提供前所未有的机遇，有望在未来几年内转化为实际的临床应用。

来源：人工智能学家