中興大學揭父親高齡生育新關鍵 精子幹細胞「老化環境」恐增子代疾病風險

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興大分生所研究團隊合影,前排右4為曾振圓、右3楊文明、右2賴建成。圖:中興大學 提供

【記者 宋佳景/台中報導】

父親年齡愈高,子女罹患部分神經發育疾病與遺傳疾病的風險也可能增加。國立中興大學研究團隊最新發現,影響高齡生育風險的關鍵,不僅在於精子累積基因突變,精子幹細胞所處的「微環境」也會隨年齡老化,改變幹細胞間的競爭機制,可能成為放大致病突變的重要因素。

中興大學曾振圓以果蠅研究,揭開精子幹細胞老化競爭機制。圖:中興大學 提供

這項研究由中興大學分子生物學研究所助理教授曾振圓率領團隊,與美國紐約大學醫學院合作完成,成果刊登於國際期刊《Science Advances》。

近年國內外研究指出,隨著父親生育年齡增加,精子會累積更多新生基因突變。英國研究團隊日前在《Nature》發表成果,分析81名24至75歲男性精子後發現,帶有特定致病突變的精子前驅細胞會取得生長優勢,相關突變比例從30歲左右約2%,增加至70歲以上約4.5%,涉及約40個與兒童神經發育障礙及遺傳性癌症相關基因。

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實驗用果蠅圖:中興大學 提供

此外,國家衛生研究院發表於《Molecular Psychiatry》的研究也指出,父親每延後一歲生育,子代平均會增加約1.5個新生突變,且與思覺失調症較早發病有關,顯示父系年齡效應與突變累積密切相關。

不過,中興大學團隊發現,除了突變本身,精子幹細胞賴以生存的微環境也會老化,進一步影響哪些幹細胞得以保留下來,改變精子族群的組成。

研究團隊以果蠅作為研究模型,利用其壽命短、精子幹細胞系統簡單且與人類具有高度相似性的特性,追蹤老化過程。研究發現,睪丸老化後,提供精子幹細胞生長的重要BMP訊號會逐漸下降,連帶造成細胞外基質及細胞黏附環境改變,使原本平衡的幹細胞競爭機制出現變化。

研究示意圖顯示,年輕與高齡父親睪丸中的精子幹細胞競爭機制存在差異,影響後代組成。圖:中興大學 提供

研究進一步證實,部分較能適應老化環境的精子幹細胞會取得競爭優勢,不僅能長期存留,甚至可能排擠其他正常幹細胞,重新塑造周遭微環境,形成有利自身生存的新競爭模式。

興大分生所曾振圓(右)與論文共同第一作者蔣品寬(左)。圖:中興大學 提供

曾振圓表示,過去談論父系年齡效應,多聚焦於精子累積多少基因突變,但研究顯示,精子幹細胞所處的老化環境本身,也可能是決定哪些幹細胞勝出的重要因素。未來若能進一步分析人類或其他哺乳類生殖系統中的訊號因子與基因變化,有望找出男性生殖老化的早期指標,提供高齡生育風險評估的新方向。

研究團隊表示,本研究獲國科會、中興大學與中山醫學大學「興中計畫」等經費支持,也仰賴校內高解析共軛焦顯微鏡平台及跨領域研究資源,未來將持續深入探討男性生殖老化機制,期望為高齡生育與遺傳疾病預防提供更多科學依據。

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