研究問題:是否有可能從巴勒斯坦金蠍(Scorpio maurus palmatus)的毒液中鑑定出能夠增強精子運動能力的新型化合物?
總結答案:我們鑑定出一種由73個氨基酸組成的強效富含二硫鍵肽(disulfide-rich peptide, DRP),該肽能夠顯著改善不同哺乳動物物種(包括人類)新鮮精子和凍融精子的運動能力,並在小鼠體外受精實驗中提高受精結局。
已有研究認知:任何精子運動能力的異常都會對受精產生顯著影響,並可能導致生育力低下或不育。因此,人們已投入大量努力以鑑定可能改善精子運動能力的藥理學藥物。此類化合物在無精子症中尤其有用,可用於改善睾丸取精效果;同時在冷凍保存領域也具有重要價值,因為凍融精子的運動能力會下降。
研究設計、規模、持續時間:這是一項基礎科學/醫學研究,旨在從毒液文庫中鑑定能夠增強哺乳動物精子運動能力(包括人類精子運動能力)的新型化合物。我們首先在巴勒斯坦金蠍S. m. palmatus的毒液中鑑定出一個能夠強效啟用精子運動能力的組分。隨後,我們採用液相色譜、質譜和肽合成技術對該化合物進行了純化和表徵。最後,通過在不同哺乳動物物種中開展不同的體外實驗,評估了所鑑定化合物的天然純化版本和合成版本對精子運動能力的效力及毒性。
參與者/材料、環境、方法:對於人精子,生物學樣本採集自精液參數正常的供者以及因診斷性精液分析就診於生殖醫學科的生育力低下患者。睾丸精子取自為特定獲批研究項目需要而實施安樂死的食蟹猴(Macaca fascicularis)。該肽還在牛和小鼠附睾精子上進行了檢測。我們使用計算機輔助精子分析系統,在有無該肽存在的條件下測定了不同的精子運動參數。
主要結果與偶然因素的作用:通過凝膠過濾色譜,我們從S. m. palmatus的毒液中分離出一個能夠提高精子運動能力的組分。利用液相色譜和質譜分析,鑑定出一種由73個氨基酸組成、含有4對二硫鍵的肽是該生物學活性的責任分子,並將其命名為“spermaurin”。通過化學合成證實了spermaurin的身份。我們表明,該肽可提高新鮮及凍融後人精子的運動能力。我們觀察到,該肽對低運動能力的新鮮射出精子的效力更高,在表現較差的精子中可使曲線速度提高100%。
我們還證明,該肽對牛和小鼠的新鮮附睾精子、牛凍融後射出精子以及新鮮非人靈長類睾丸精子同樣有效。最後,在小鼠體外受精中,當用該肽處理精子時,2細胞胚胎的生成率提高了24%。
侷限性與謹慎解讀的原因:本研究是在體外評估spermaurin改善精子運動參數能力的研究。本研究的另一侷限性在於,使用天然肽(n = 36)和合成肽(n = 12)測試的人精子樣本數量較少。此外,該肽對體外受精結局的影響僅在小鼠中進行了測試,仍需使用人類和牛的配子開展進一步研究,以在其他哺乳動物物種中確認並擴展這一結果。
研究發現的更廣泛意義:本研究證實了我們的初步研究結果,即動物毒液是能夠調節精子生理功能分子的一個有趣來源。此外,本研究首次證實了來自蠍子S. m. palmatus的一種毒液肽具有生物學作用;該肽在序列上與廣泛分佈的DRPs家族中來自Liocheles australasiae(木蠍)的La1肽具有相似性。
大規模數據:不適用。
研究資助/利益衝突:本研究是“LAB COM-14 LAB7 0004 01-LIPAV”項目的一部分,由法國國家科研署(ANR)的LabCom 2014項目資助。Arnoult博士報告稱,在本研究開展期間獲得了IMV Technologies的資助。此外,Arnoult、Martinez、Ray和Schmitt博士擁有一項待審專利EP16305642.7,其中包含了本手稿所呈現的部分資訊。