Esx1-flox 基因敲除小鼠

ESX1，也称为Extra-embryonic Tissue-Spermatogenesis Homeobox 1，是一个位于X染色体上的基因，编码一个同源框蛋白，主要在胚胎发育和精子发生过程中表达。ESX1在胚胎发生时主要在胚外组织中表达，包括胚外内胚层的内脏卵黄囊、胚外外胚层的绒毛膜，以及随后绒毛膜尿囊胎盘的迷宫状绒毛膜。在成年组织中，ESX1的表达仅限于睾丸。然而，在无生育能力的W/Wv小鼠的睾丸中，未检测到ESX1的转录本，这表明ESX1的表达仅限于雄性生殖细胞。睾丸原位杂交实验表明，ESX1转录本在精母细胞和后精母细胞中最为丰富[4]。ESX1的发现为理解X染色体调节的胎儿-母体相互作用和雄性生殖细胞发育的遗传途径提供了分子切入点。

ESX1基因在雄性不育中起着重要作用。一项研究表明，在非梗阻性无精子症（NOA）患者中，ESX1基因的变异与NOA的发生有关。在非梗阻性无精子症中，精子的产生受到干扰，导致无精子症。全基因组测序（WGS）可以帮助我们识别与NOA相关的基因中的新型罕见变异，包括ESX1基因。一项研究发现，使用CRISPRa技术激活TCam-2细胞中的ESX1基因，成功地实现了ESX1基因在TCam-2细胞中的表达，并且与野生型细胞或非靶向gRNA的阴性对照组相比，修饰后的TCam-2细胞中ESX1基因的表达水平显著更高。此外，使用RNA-seq确定了一个由ESX1基因调节的超过50个基因的网络。最后，在无精子症患者中，无论是否存在ESX1基因突变，以及正常精子发生男性中，都证实了6个参与细胞增殖和分化的基因，包括NANOG、CXCR4、RPS6KA5、CCND1、PDE1C和LINC00662的表达水平存在反向相关性[1]。

另一项研究对大量中国男性进行了选择性外显子测序，发现了四个新型错义突变（包括一个复合突变）和一个新型同义突变，这些突变仅在NOA患者中发现。通过免疫沉淀测定和流式细胞术分析ESX1突变对细胞周期的影响，发现复合突变p.[P365R; L366V] ESX1破坏了ESX1对多聚泛素化细胞周期蛋白A的稳定作用，从而导致细胞M期阻滞失败。进一步研究表明，复合突变对ESX1蛋白功能的破坏性影响归因于p.P365R而不是p.L366V的改变。新型ESX1突变p.P365R可能在汉族人群中具有高NOA风险，可能是通过影响细胞周期控制[2]。

在精子发生方面，ESX1基因表达被证明是一个可靠的分子标记，可以预测在非梗阻性无精子症患者中进行常规或显微睾丸精子提取（TESE/microTESE）时精子的成功恢复。研究人员调查了81例无精子症患者的睾丸组织样本中的ESX1序列、表达（通过RT-PCR）和表观遗传状态（通过启动子焦磷酸测序），以检查ESX1改变与精子发生受损之间的可能关联。在33例诊断为梗阻性无精子症、18例少精子症和2例不完全成熟阻滞的患者中，100%检测到了ESX1转录本，并且100%成功恢复了精子。ESX1 mRNA还检测到了5例中的6例不完全Sertoli细胞综合征患者，4例中的6例不完全成熟阻滞患者，以及16例中的3例完全Sertoli细胞综合征（cSCOS）患者。在局部精子发生的情况下，在19例接受TESE的男性中有14例（74%）ESX1表达和精子恢复是一致的，而在11例接受microTESE的男性中只有3例（27%）。在TESE中，但不是microTESE中，两个样本来自相邻的睾丸区域。ESX1 CpG岛焦磷酸测序显示，与非表达者相比，ESX1表达者的甲基化水平显著降低。ESX1被认为是一个潜在的可靠的精子发生分子标记，其作为预测精子恢复成功的临床价值值得进一步研究[3]。

综上所述，ESX1基因在雄性不育和精子发生中起着重要作用。ESX1基因的变异与非梗阻性无精子症的发生有关，并且ESX1基因的表达水平可以作为一个可靠的分子标记来预测精子恢复的成功率。此外，ESX1基因的表观遗传状态也与精子发生有关。这些研究结果为理解ESX1基因在雄性不育和精子发生中的作用提供了重要的线索，并为开发新的治疗方法提供了潜在的可能性。