我院项鹏团队与附属第一医院邓春华团队联合开发基因疗法恢复小鼠睾酮分泌与生育能力

      睾丸间质细胞（Leydig cell，LC）合成分泌男性体内超过95%的睾酮，对维持男性性征、内分泌稳态及生殖功能至关重要。睾酮合成相关基因发生失活突变引起LC衰竭（Leydig cell failure，LCF），则会导致睾酮缺乏、性发育异常和男性不育。尽管外源性睾酮补充能够部分恢复患者的睾酮水平，然而，其在恢复患者生育功能方面作用甚微。因此，迫切需要寻找和探索LCF治疗新方法。

      LCF的根本原因是参与睾酮合成的基因存在缺陷，基因疗法是最有希望的潜在治疗策略之一。腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）具有组织细胞靶向性、免疫原性低以及非整合性等多种优势，在基因治疗中发挥着至关重要的作用。但AAV介导的基因疗法治疗LCF的可行性、安全性及有效性如何，尚未见报道。

      近日，中山大学中山医学院项鹏团队联合中山大学附属第一医院邓春华团队，在Cell Reports Medicine在线发表了题为 AAV-mediated gene therapy produces fertile offspring in the Lhcgr-deficient mouse model of Leydig cell failure的研究论文。该研究首次证明AAV介导的基因疗法可恢复LCF小鼠的睾酮水平、重启生殖系统发育、促进精子生成并产生健康可育后代；上述概念验证性结果表明基因疗法有望成为治疗LCF的有效方法，具有潜在的临床应用价值。

      前期研究发现（Lei Zhenmin. Mol Endocrinol. 2001），黄体生成素受体（Lhcgr）对LC成熟和睾酮合成是必需的；在Lhcgr缺陷的（Lhcgr-/-）雄性小鼠中，LC发育不良导致睾酮水平低下，从而表现出性发育异常和精子成熟障碍，最终引起不育。Lhcgr-/-小鼠与LCF病人表型具有高度的一致性，因此是探索LCF新疗法的良好动物模型。

       基于此模型，团队首先通过对不同血清型AAV进行比较，筛选出对LC细胞靶向性和转染率最高的血清型—AAV8，并进一步证明AAV8不感染睾丸中生精细胞及支持细胞。随后，团队构建了编码小鼠Lhcgr序列的AAV8载体（AAV8-Lhcgr），发现青春期前Lhcgr-/-小鼠接受基因治疗后，血清睾酮水平增加、性发育启动、精子生成显著增加、获得健康子代。更有意思的是，这些子代小鼠具有正常的生育能力，并能通过自然繁育产生第二代小鼠。且子代中未检测到任何AAV8载体序列信号，证明了AAV疗法的生殖安全性。

      接着，团队评估了该疗法的长期有效性，发现基因治疗6个月后，小鼠血清睾酮、雄性性征、精子发生、精液参数等指标显著提升，表明通过单次基因治疗有望取得长期疗效。

      团队还发现，该基因疗法对成年Lhcgr-/-小鼠同样有效，包括睾酮分泌增加和性发育的重新启动、附睾尾中出现大量精子等。表明该疗法有望满足诊断时已成年并且面临巨大生育压力患者的迫切需求。

      基于上述良好的治疗效果和安全性，团队还提出基因疗法也可能应用于其他类型的遗传性LCF，如3β-羟基类固醇脱氢酶2型（3β-HSD2）缺乏症、细胞色素P450氧化还原酶（POR）缺乏症、17α-羟化酶（CYP17A1）缺乏症、17β-羟基类固醇脱氢酶3型（17β-HSD3）缺乏症等。此研究为 LCF的治疗提供了新的思路，并有望以个性化的方式应用到70多种遗传性性腺功能衰竭等疾病的治疗中。

      综上所述，本研究证实了AAV介导的基因治疗遗传性LCF的可行性、安全性和有效性，为遗传性LCF基因治疗药物的研发奠定了重要基础。

      我院项鹏教授和中山大学附属第一医院邓春华教授为本论文的共同通讯作者，夏凯特聘副研究员、汪富林医师、赖兴强副研究员和八年制本科生董琳为文章的并列第一作者。中山大学眼科中心毛富祥教授、中山大学中山医学院柯琼副教授、路易斯维尔大学医学院Zhenmin Lei也对此研究做出了重要贡献。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委员会、广东省科技厅等机构的研究经费支持。

（稿件来源：科研工作室、初审：刘梦圆、审核：周家国、审核发布：张琪）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100792