SOX30通过转录调控Odf1等关键基因参与非梗阻性无精子症精子发生障碍OA

目的非梗阻性无精子症(non-obstructive azoospermia,NOA)是男性不育的重要原因,其致病机制尚未完全阐明,本研究旨在系统分析SOX家族基因在人正常睾丸及不同类型NOA睾丸中的表达谱,并探索SOX30在NOA中的作用及机制。方法利用GEO数据库中的单细胞测序(single cell RNA sequencing,scRNA-seq)数据集(GSE120508)分析SOX家族基因在人睾丸不同类型细胞中的转录谱(n=3)。利用微阵列数据集GSE45885,纳入正常生精组(n=4)、减数分裂后停滞NOA组(n=11)、减数分裂期停滞NOA组(n=7)、减数分裂前停滞NOA组(n=2)和唯支持细胞综合征组(n=7),分析SOX家族基因在临床不同类型NOA睾丸活检样本中的表达情况,筛选SOX家族中NOA可能的关键调控因子。构建Sox30基因敲除小鼠,HE染色观察野生型及敲除小鼠睾丸和附睾组织病理形态,并每组取3只混合样本进行转录组测序分析。整合公共数据集NOA相关基因及Sox30敲除后小鼠睾丸转录组数据及公共数据集中ChIP-seq结果鉴定的SOX30潜在靶基因筛选出SOX30参与NOA的靶分子,并在Sox30基因敲除小鼠睾丸组织中验证这些靶基因的表达情况。结果单细胞数据显示在人正常睾丸生精细胞中,SOX4-6、SOX17-18以及SOX30高表达。而微阵列芯片数据分析结果提示SOX30的表达在4种不同类型的NOA中均显著下调(P<0.01)。动物模型中,Sox30敲除后小鼠睾丸精子发生障碍,附睾中无精子。NOA差异基因与Sox30敲除小鼠睾丸差异基因的交集基因有256个,主要富集在精子发育相关通路。结合ChIP-seq数据鉴定的靶基因提示SOX30可通过转录调控Odf1等参与精子发育的关键基因的表达在NOA中发挥作用,RT-qPCR实验证实Odf1等基因在Sox30基因敲除小鼠睾丸组织表达显著下调(P<0.005)。结论SOX30通过转录调控Odf1等精子发育关键基因,进而参与NOA的发生。