Cell子刊：项鹏/邓春华团队通过AAV基因治疗恢复小鼠生育能力

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睾丸间质细胞衰竭（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疗法能够部分恢复患者的血清睾酮水平，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（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 期刊发表了题为：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，黄体生成素受体（Lhcgr）对睾丸间质细胞（LC）的成熟和睾酮的合成是必需的；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阻滞，最终引起不育。Lhcgr-/-小鼠与LCF病人表型具有高度的一致性，因此可作为探索LCF新疗法的良好动物模型。

基于此模型，研究人员首先通过对不同血清型AAV比较，筛选出对睾丸中LC细胞靶向性和转染率最高的血清型——AAV8，并进一步证明AAV8不感染睾丸中的生精细胞及支持细胞。随后，研究人员构建了编码小鼠Lhcgr序列的AAV8载体（AAV8-Lhcgr）并用于治疗青春期前Lhcgr-/-小鼠。结果发现，基因治疗4周后小鼠血清睾酮水平达到了正常小鼠的30%，而且Lhcgr-/-雄性小鼠睾丸下降至阴囊、睾丸及附睾显著增大，表明AAV基因疗法能恢复青春期Lhcgr-/-小鼠的性发育。

进一步观察发发现，Lhcgr-/-小鼠睾丸生精小管的管径明显增加，附睾尾管腔内出现大量精子，精子数量和活力明显增加，而对照组的Lhcgr-/-小鼠中未检测到任何精子。为了评估基因治疗后产生的精子是否具有受精能力，研究人员进行了体外受精实验，并最终生下了58个子代小鼠。更有意思的是，基因治疗后Lhcgr-/-小鼠的子代具有正常的生育能力，能够通过自然繁育获得第二代小鼠。同时在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。

为证实该疗法的长期有效性，研究人员评估了在基因治疗6个月后Lhcgr-/-小鼠的功能恢复情况。结果发现，小鼠血清睾酮浓度、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获得长期改善。

临床上，大部分LCF患者直到成年后才被诊断出来，错失最佳治疗机会。该研究还发现，与青春期小鼠中获得的结果相似，AAV介导的基因治疗恢复成年Lhcgr-/-小鼠的睾酮水平、重启生殖系统的发育、促进精子生成。上述结果表明成年后患者也可能通过AAV介导治疗遗传性LCF。

基于上述良好的治疗效果和安全性，研究人员还提出AAV介导的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，这项研究证实了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。

中山大学中山医学院项鹏教授和中山大学附属第一医院邓春华教授为共同通讯作者，团队成员夏凯博士、汪富林医师、赖兴强博士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。