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精子发生是男性生育健康的基础和关键,睾丸生殖细胞的发育异常不仅会导致精子发生停滞,还可能导致睾丸生殖细胞肿瘤(Testicular germ cell tumor,TGCT)的发生,精子发生与TGCT的形成与发展密切相关,使其成为研究睾丸生殖细胞发育的一个研究热点。1、TEX11在精子发生减数分裂中的作用及其功能研究目的:明确睾丸表达基因(Testis-expressed gene 11,TEX11)在精子发生减数分裂过程中的表达模式及其功能,探究TEX11缺失导致非梗阻性无精子症的潜在机制,为临床不育男性患者的诊断和治疗提供新的思路和方法。方法:(1)明确TEX11在小鼠中的时空表达,利用精母细胞染色体铺展结合免疫荧光实验明确其在减数分裂进程中的动态表达模式;(2)利用CRISPR/Cas9技术构建TEX11敲除小鼠,探究TEX11对生育力的影响,及其在减数分裂中的作用;(3)利用转录组测序技术筛选TEX11调控减数分裂的关键分子和下游调控网络,初步阐明TEX11影响精子发生的潜在机制。结果:(1)TEX11特异性表达于小鼠睾丸组织,在精母细胞中沿染色体联会复合体呈点状离散分布,在减数分裂I前期的偶线期和早粗线期表达;(2)TEX11全基因敲除雄鼠表现出不育表型,睾丸重量及大小均显著下降,精子发生停滞于粗线期;(3)相较于TEX11+/Y小鼠,TEX11-/Y小鼠精母细胞染色体存在不联会或异常联会的现象,并且交叉形成显著减少,减数分裂性染色体沉默事件受到影响;(4)转录组测序结果显示,与TEX11+/Y小鼠相比,TEX11-/Y小鼠睾丸中共有3584个基因显著表达下调,376个基因显著表达上调;KEGG分析显示,显著下调的差异基因主要富集于糖酵解/糖异生、氨基酸合成等代谢途径;(5)经qRT-PCR验证,TEX11的缺失导致了Pgk2、Tssk6、Prm、Tnp等基因的显著下调;(6)TEX11表达缺失导致了大量基因的剪接异常,主要的可变剪接类型为外显子跳跃,KEGG分析显示差异可变剪接基因主要富集于细胞粘附、紧密连接相关通路。结论:(1)TEX11表达缺失导致雄性小鼠不育;(2)TEX11通过促进减数分裂联会和交叉形成,参与精子发生;(3)TEX11可能通过调控组蛋白H2AX,影响减数分裂性染色体沉默和染色质重塑事件,参与精子发生;(4)TEX11影响精子发生中的可变剪接事件,可能通过外显子跳跃影响细胞间紧密连接,参与精子发生。2、TEX11在睾丸生殖细胞肿瘤中的作用及其机制研究目的:探究TEX11在睾丸生殖细胞肿瘤中的功能及其可能的作用机制,为TGCT的诊断与治疗提供新的分子标志物和潜在的治疗靶点。方法:(1)利用GEPIA数据库分析TEX11在TGCT中的表达情况,及其相关的病理特征;(2)构建TEX11过表达质粒转染Tcam-2(人精原细胞瘤细胞系)和NCCIT(人睾丸胚胎癌细胞系),利用MTT实验、细胞凋亡检测、Transwell细胞迁移、侵袭实验等方法,观察TEX11对TGCT细胞的功能影响;(3)利用转录组测序技术寻找TEX11的下游关键分子和调控网络,探究其参与TGCT发生发展的潜在机制。结果:(1)GEPIA数据库显示,TEX11在肾透明细胞癌,胰腺癌和TGCT中异常表达,在TGCT中,TEX11的表达水平显著降低,并且与疾病的病理分期相关;(2)过表达TEX11能够抑制TGCT细胞的增殖能力,但不影响其凋亡水平,同时,过表达TEX11还会抑制TGCT细胞的侵袭和迁移能力;(3)转录组测序结果显示,在过表达TEX11后的Tcam-2中检测到131个差异表达基因,其中显著表达上调基因75个,显著表达下调基因56个;KEGG分析显示,显著表达下调的差异基因主要富集于细胞粘附相关通路(CAMs);(4)将CAMs通路中的差异表达基因ITGB2作为后续机制研究的下游目的基因,通过查找GEPIA2数据库发现,ITGB2在包括TGCT在内的多种肿瘤组织中显著高表达,且与TEX11表达呈负相关;(5)过表达TEX11后,TGCT细胞中的ITGB2、FAK和p-FAK的蛋白表达水平均显著下调。结论:(1)TEX11在睾丸生殖细胞肿瘤中的表达显著降低,并且与疾病的病理分期相关;(2)TEX11是精子发生和睾丸生殖细胞肿瘤形成的共同调控因子,可能作为一个新的睾丸-癌候选基因,参与睾丸生殖细胞肿瘤的发生发展;(3)TEX11能够抑制TGCT细胞的增殖,以及迁移侵袭能力;(4)TEX11通过下调ITGB2/FAK通路相关分子,抑制TGCT的侵袭迁移。