科學快報 100%有效且完全可逆！男性避孕藥迎來重大突破，【科學快報】272期

康奈爾大學的研究團隊剛剛證實,通過精準干預細胞的減速分裂過程,可以完全阻斷精子的生成。 更重要的是,在停止干預6周之後,正常的精子生成會完全恢復。 瘦弱動物不僅恢復了生育能力,反應出的後代也非常健康。 現在新的核心技術已經得到驗證,真正安全、可逆、長效且非激素類的男性避孕藥已上市已不遠了。 研究論文於4月7日發表在美國國家科學院院刊上。 長期以來,避孕市場一直存在着明顯的性別失衡現象。 針對女性的避孕方式包括口服避孕藥、皮下植入劑、注射劑及宮內節育器等多種選擇, 而針對男性的有效手段基本上只有避孕套和輸精管結紮術。 在藥物研發方面,傳統思路往往依賴激素調節,但科學界對此一直非常謹慎。 因爲激素類的避孕藥如果用在男性身上,不僅可能像女性避孕藥那樣帶來潛在風險, 還很容易影響男性的性慾,甚至改變面部毛髮、肌肉量以及嗓音等第二性徵。 因此,尋找一種只停止精子生產,同時完全不影響內分泌的非激素方法,成爲了科學界數十年來持續攻關的難題。 過去的一些調查顯示,大部分男性是願意嘗試新的避孕方法的,這也算是多了一種選擇。 精子的生成主要分爲三個階段,幹細胞增殖、減速分裂以及精子形成。 如果在第一階段破壞幹細胞,可能會導致男性永久性不育。 如果在第三階段攔截的話,可能會有漏網之魚。 因此,靈團隊使用了一種名爲JQE的小分子物質,精準破壞了減速分裂的過程,直接切斷了精子形成所需的基因表達。 在小鼠實驗中,連續三週給藥,讓小鼠徹底停止了精子生成。 雖然JQE本身帶有神經系統的一些副作用,不能直接作爲最終上市的避孕藥物, 但它在科學上首次提供了強有力的概念驗證,通過靶向減速分裂來控制精子生成,不僅行得通,而且是安全且可逆的。 目前,靈團隊已經鎖定了三個全新的基因靶點, 未來有望研發出每三個月注射一次的長效針劑,或者是透明的貼片。 需要補充的是,上面說的是動物,人類精子的成熟週期是90天, 所以這類靶向精子生成的藥物,基本上都需要連續使用三個月才能生效, 停藥之後呢,也大約需要三個月才能完全恢復生育能力。 除了這項研究之外,其實近年來男性避孕藥領域已經取得了多個重要的階段性成果。 一種名爲YCT-529的非激素類男性口服避孕藥,今年就會開啓二期臨牀試驗, 這種藥物通過阻斷維生素A代謝物與高灣受體的結合來抑制精子生成。 還有一種名爲NEST的凝膠,通過增加高酮和運激素水平讓大腦停止精子生產, 這種凝膠只需每天抹在身上就可以了。 去年已經完成了二期臨牀試驗,涵蓋了400多對伴侶, 而現在這個時間點,團隊已經開始準備三期關鍵性臨牀試驗了。 另外還有一款名爲ADAM的水凝膠植入物,也進入了早期臨牀, 它能通過物理阻斷輸精管的方式實現可逆避孕。 4月9號發表在自然通信上的相關研究,可以說是刷新了我們對生物性別決定機制的認知。 研究團隊證實,在包含28億個簡積的基因組中, 僅僅改變一個非編碼區的DNA字母就能夠觸發完全的性別反轉, 讓原本應該發育成雌性的小鼠長出睾丸和完整的雄性生殖器官。 在雄性體內,決定睾丸發育的是一個叫做SOX9的基因, 它的表達會直接觸發睾丸的形成。 反之,對於雌性胚胎來說,爲了保證卵巢正常發育, SOX9基因必須被死死地壓制住,保持關閉狀態。 那麼是誰在控制這個基因的開關呢? 是一段叫做Enh13的DNA片段。 值得注意的是,Enh13屬於非編碼DNA, 我們體內的DNA有98%都是非編碼的, 它們本身並不負責制導蛋白質, 但卻起着至關重要的調控作用,決定着基因何時開啓何時關閉。 爲了測試這個開關,研究人員利用CRISPR基因編輯技術, 在雌性小鼠的Enh13區域做了一個極其微小的改動。 這裏可以用震驚來形容, 僅僅28億分之1的改變就能夠徹底重建一個極端複雜的生命的性別軌跡。 當雌性小鼠的兩條染色體上的Enh13都被這樣修改之後, 它們不僅發育出了睾丸,還長出了完整的雄性內外生殖系統。 實際上,這種性別的開關效應是雙向的。 在團隊之前的研究中就發現, 如果刪除或修改XY雄性小鼠的Enh13片段, 雄性也會發生性別反轉,發育成雌性器官。 這說明Enh13在雄性發育中起到增強作用, 而在雌性發育中又必須執行抑制功能。 這樣研究的意義不僅在於首次揭開了胚胎髮育出卵巢或睾丸的具體分子機制, 更重要的是,它對人類醫學也有非常大的價值。 你比如說,大約一半存在性別發育差異的人群無法得到明確的基因診斷, 過去的基因測序主要集中在尋找那2%負責編碼蛋白質的基因上的突變。 而這項研究告訴我們,這遠遠不夠, 像Enh13這樣的位於非編碼區的微小突變同樣也會引發重大的發育轉變。 未來科學家們將越來越多地把目光投向這98%的非編碼DNA, 這有望爲許多至今併名不明的發育障礙找到治療方法。 近日加州大學和賓分校的化學團隊證實了67年前關於維生素B1的一項經典理論。 他們首次在純水環境中生成並穩定了一種極度活躍的分子——卡賓, 併成功將其密封在室管中長達數月,保持完好無損。 研究成果於4月11號發表在了《科學進展》雜誌上。 一般來說,碳原子周圍有8個電子是非常穩定的狀態, 而卡賓是一種只有6個架電子的特殊碳原子結構。 正因爲缺少了兩個電子,它極度不穩定且異常活躍,一旦接觸到水就會瞬間分解。 早在1958年,哥倫比亞大學的化學家羅納德·佈雷斯洛就提出了一項重要假說, 說我們體內不可或缺的維生素B1在細胞中會轉化爲類似卡賓的結構, 從而驅動維持生命的關鍵生化反應。 這個理論在邏輯上極具說服力,但在現實中卻存在一個悖論, 因爲人體的細胞主要是由水組成的,而卡賓在水中根本活不過一秒。 因此,在過去的60多年裏,由於無法在水環境中觀察到穩定的卡賓分子, 這個生化學界的經典理論一直缺乏實證。 而現在,研究團隊採取了一種物理隔離的策略, 在實驗室裏合成了一種特殊的保護性分子,像裝甲一樣將卡賓緊緊地包裹起來。 這層分子屏障成功阻擋了水分子以及其他物質與卡賓的高活性中心發生反應。 隨後,科學家通過核磁共振波普和X射線經濟學技術進行了深度觀測, 拿到了確鑿的證據,在水環境中,卡賓不僅存在,而且結構依然穩定。 這樣的測試結果實錘了67年前佈雷斯洛提出的維生素B1假說, 此次研究對製藥、燃料生產以及各種新材料的製備都有非常大的現實意義。