精子们是一群游泳健将，他们都希望能在“游泳锦标赛”中拔得头筹，这样就可以与卵子结合，繁育后代。但是，有这样一些精子，他们即使获得了冠军，却领取不了繁育后代的“奖品”。这是因为他们生病了，他们虽然长了脑袋，但是却没有大脑——细胞核，因而叫做“无头精子”。

　　绘本《小威向前冲》截图

　　这是怎么回事？我们先从精子和卵子结合的要求说起吧。我们熟悉的精子就像小蝌蚪，椭圆的头部（不同物种形状各异）拖着一条长长的尾巴。精子头是精子的核心部件，内部含有DNA，其上方覆盖有顶体，负责精子与卵子的融合。精子头部或顶体的畸形都会导致精卵不能识别，出现雄性不育，即畸形精子症。无头精子症是最严重的一类畸形精子症，因其内部不含DNA，完全丧失了使卵子受精的可能。也就是说，这些“无头精子”的头部缺失了DNA信息，而DNA是父亲遗传信息传递给孩子的载体，也是完成受精过程的必要条件，所以这些精子也就领取不了繁育后代的“奖品”了。

　　从光学显微镜下观察，“无头精子症”很容易和另一种畸形——“精子症-圆头精子症”混淆，二者都有类似头部的结构，但是，“无头精子”没有顶体，也不含DNA。如果一定要把无头精子顶端的一团物质也叫精子头的话，那无头精子被称为“无脑精子”也许更合适，因为他们缺乏了头部的核心内容物——DNA。最能将无头精子与其他畸形精子区分开的是透射电子显微镜的观察，凡是有核的精子，其头部DNA都成电子致密性，在电子显微镜下呈现均匀的黑色。而无头精子内部只有杂乱的细胞器如线粒体等，没有DNA物质。

　　无头精子早在1981年即被确认，困扰了不少家庭。然而30多年里，人们对其致病机理所知甚少，在诊疗上也常被误认为圆头精子，不能通过常规的辅助生殖手段圆这类患者的生宝宝梦想。

　　最近，中科院动物所李卫研究组与安徽医科大学曹云霞教授团队合作，成功解析了人无头精子症的致病机制。科学家证实，一种名为“SUN5”的蛋白在这个过程中起了至关重要的作用。SUN5蛋白定位在精子头尾连接的部位，负责将精子头和尾整合到一起，SUN5的突变或缺失会直接导致无头精子症的产生。

　　动物所李卫研究组研究了SUN5基因敲除后的小鼠。他们发现该小鼠的精子头部呈圆形，而且不育。进一步研究发现，这些精子其实不含DNA，属于典型的无头精子。在精子中负责头尾连接的是一个专门装置，称为“头尾连接装置”（Head to tailcoupling apparatus, HTCA）。HTCA上连精子头，下接精子尾。研究发现，SUN5缺失的精子HTCA可以正常组装，却不能锚定到精子头，于是HTCA和精子尾一起从精子头脱离，产生了无头的精子。而且，证据表明SUN5就定位在精子头和尾相连的部位，负责二者的连接。

　　SUN5的缺失导致小鼠产生无头精子

　　同时，安徽医科大学曹云霞教授团队利用外显子测序技术，在大量无头精子症患者中发现了SUN5基因的10个突变。这说明，从临床和实验两个方面的证据都证明SUN5是负责精子头尾连接的关键原件，它的缺失或突变都能导致无头精子的产生。无头的精子是不能使卵子受精的，但是在无头精子症患者的精液中还含有极少量的头尾连接、但严重弯折的精子以及脱落的精子头，该团队利用这些极少量的精子头成功使卵子受精，让患者拥有了自己的宝宝。

SUN5的缺失导致小鼠精子头尾分离模式图 

　　该研究从临床问题出发，通过基础研究手段进行了系统解答，并最终返回到临床上解决了部分男性患者的不育难题。该研究并得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。（供稿/李卫）