在生殖醫(yī)學(xué)中，精子是人類自身繁育和物種延續(xù)的重要保障，承載著將父源基因組遺傳信息延續(xù)下去的重任。所以全面了解精子的轉(zhuǎn)錄組是非常重要的。近日，北京大學(xué)BIOPIC中心、北京大學(xué)第三醫(yī)院和南方醫(yī)科大學(xué)的研究人員聯(lián)合在國際知名學(xué)術(shù)期刊（Cell Stem Cell）《細(xì)胞干細(xì)胞》上發(fā)表了重量級研究成果，在國際上首次完成了人類精子發(fā)生過程中的細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變和基因表達圖譜的繪制。

全世界有10～15%的育齡夫婦存在不孕不育的問題。其中，男性因素約占50%，比例之高令人詫異。闡明人類精子發(fā)生過程中的基因表達調(diào)控機制是發(fā)育生物學(xué)的重大科學(xué)問題，對理解、診斷和治療男性不育相關(guān)疾病至關(guān)重要。

在這項研究中，研究人員首次從單細(xì)胞水平系統(tǒng)闡明了人類精子發(fā)生過程中的基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變路徑，繪制了人類精子發(fā)生的高精度單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，解析了成年男性全部生殖細(xì)胞類型及其關(guān)鍵的分子標(biāo)記，并初步探索了將單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)用于人類非梗阻性無精癥的研究和診斷。研究團隊首先分離并獲取了正常成年男性和梗阻性無精癥患者的近3000個睪丸組織細(xì)胞，進行了高精度的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序分析，并結(jié)合t-SNE、PCA和Monocle2等多種生物信息學(xué)分析方法對這些數(shù)據(jù)進行深度挖掘。挖掘的具體方面包括：人類精子發(fā)生過程中的細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變和基因表達動態(tài)，精子自我更新、分化及參與的信號通路，精母細(xì)胞的基因表達特征，精子細(xì)胞的發(fā)育及其調(diào)控機制，睪丸體細(xì)胞的微環(huán)境等。

不僅如此，研究團隊進一步對一例非梗阻性無精癥患者的174個睪丸細(xì)胞進行研究，確定了該無精癥患者睪丸中的各種細(xì)胞類型及其與正常人睪丸中對應(yīng)的細(xì)胞類型相比發(fā)生的基因表達異常，為男性不育的臨床診斷提供了新的思路。