精子是男性独有的生殖细胞,对于人类来说,它是繁衍后代的必要环节之一。在成年男性体内，圆形的精细胞在睾丸组织的生精小管中生成，并变形为主要由头部和长尾巴构成的“蝌蚪状”精子。精子在附睾中成熟，获得运动和受精的能力。精子通过尾巴摆动游经阴道、宫颈、子宫，在输卵管中与卵子相遇并使其受精。
然而，生活中却发现因男性精子质量问题导致不孕不育、反复流产、新生儿先天畸形的家庭并不少见。世界卫生组织最新统计数据显示，在已婚夫妇中，不孕不育的平均发生率为10%-15%，并呈逐年增加的趋势，其中约50%由男方因素所致。
那么，男性的生育力究竟是由精子的哪些指标决定的呢？张锋教授指出，精子头部、尾部以及头尾连接处的异常都会影响精子的游动能力，进而有可能导致男性不育。比如，在临床中有一种弱畸精子症，它的临床表现为精子尾部形态异常，精子运动能力下降。目前，已有研究表明基因突变是弱畸精子症的主要病因之一。
据张锋教授介绍，精子中携带着父源染色体，与卵子携带的母源染色体一起，记录了胎儿发育必需的基本信息，染色体上的关键基因一旦出现问题就会影响胎儿的生长发育。虽然不同基因突变导致的精子缺陷可能外观类似，但患者在接受辅助生殖治疗时得到的生育结局可能会不同，并且其携带的遗传缺陷可能传递给下一代。因此，研究此类男性不育患者具体的遗传缺陷和相应的致病机制，对临床有很重要的指导意义。
张锋教授带领的团队近年来对弱畸精子症致病基因鉴定及发病机理进行了连续系统性的研究和探索，利用全外显子组测序和高效的基因组数据分析方法，在200余例弱畸精子症患者中鉴定到了5例（2.2%）患者携带TTC21A基因的罕见双等位基因突变。其中，在65例汉族弱畸精子症患者中鉴定到了3例（5%）TTC21A基因的罕见双等位基因突变，也在其他人群样本中发现了此类病人。团队在研究中发现，TTC21A缺陷患者的精子头尾连接处异常、尾巴多种形态畸形。
此项研究已经利用CRISPR技术建立了基因编辑小鼠模型，通过对小鼠生殖表型以及睾丸内精子发生过程的进一步研究，验证了TTC21A基因缺陷会导致精子变形过程中的异常。张锋教授表示，接下来团队将利用小鼠模型进行大样本量的辅助生殖研究，以此明确该类患者的精子是否适合用于体外受精，从而为男性不育的分子诊断、遗传咨询和临床干预提供新的理论指导。
正常精子形态（A）和TTC21A基因缺陷患者的精子形态（B-E）
据悉，2018年6月复旦大学人类精子库落户附属妇产科医院。该人类精子库成立以来致力于从基因诊断和分子分型层面关注精子健康，在国内普遍对供精者精子仅采用染色体检测进行遗传分析的时候，该人类精子库已领先一步，利用基因组学技术和表型组学技术，从微观的基因层面高质量地把控精子质量，最大限度地有效防止重大疾病相关基因变异通过精子向后代传递。张锋教授作为复旦大学人类精子库领头人，未来将继续带领团队在现有的转化医学研究基础上解开更多的生育未解之谜，以帮助更多的不孕不育家庭。
