弱精症不仅对生育造成了影响，还让许多家庭承受着对孩子期望的巨大压力。然而，目前我们对哺乳动物精子鞭毛轴丝中央微管的细微结构和其作用原理的了解还比较有限，这极大地制约了对弱精症发病根源的深入研究。不过，中国科学院生物物理研究所的孙飞研究组及其合作团队的研究成果，或许能为破解这一难题带来新的突破。
最新研究突破
2025年6月5日，孙飞带领的研究团队与多个团队紧密协作，在《Cell Research》杂志上发表了他们的研究成果。他们首次对哺乳动物精子中的轴丝中心微管结构进行了深入解析，并利用高分辨率技术进行了现场分析。他们对C1-C2微管及其结合蛋白的组装步骤进行了详尽阐述，并且解释了中心微管结构上的不足如何导致弱精症，这一发现对于科学研究具有重大意义。
过往研究困境
在这个阶段，研究者们对多种生物的纤毛或鞭毛内部的中枢微管进行了深入研究。不过，令人遗憾的是，由于中枢微管由多种成分构成，且形态多变，我们收集到的结构信息分辨率普遍不高，仅为26埃以下，因此我们只能看到其大致的轮廓。2022年即将来临，虽然国际研究团队已经成功解析出了更高分辨率的微管结构，但是，因为低等动物和高等动物的中央微管组成存在差异，这些研究成果难以直接用于人类弱精症的诊疗实践。
研究团队积累
孙飞团队长年致力于冷冻电子断层成像技术的研发工作，同时也不遗余力地推广这一技术。截至2023年，他们已经对小鼠精子微管二联体的细微结构进行了详尽的解析，解析的分辨率达到了4.5埃，有的局部区域甚至超过了这个标准。这一显著的成就不仅为后续研究打下了牢固的科学基石，而且也充分展示了团队的专业能力和丰富的实践经验。
精细结构成果
这项研究详细地展示了C1至C2微管及其结合蛋白的组装步骤，构建了一个由466个蛋白亚基构成的模型，并且识别出了39种不同的组成亚基，其中8种是首次揭示的中央微管成分。这一发现使得我们对精子轴丝中央微管的理解更为深入和全面。
关键蛋白作用
研究首次详尽展示了两种蛋白质的全貌，这些全貌共同构成了一个具有弹性的连接体，从而提升了C1-C2微管的稳固性。这一发现精确描绘了蛋白质之间的相互作用规律，使得我们能够更加清楚地洞察中心微管稳定性的运作原理。
研究应用意义
该研究深入剖析了哺乳动物精子中轴丝中央微管的复杂结构，并揭示了因蛋白质组成缺陷引起的精子鞭毛运动异常的发病机制。通过运用“高分辨率原位结构分析技术”、“动物模型构建”以及“临床数据综合分析”等方法，为弱精症的精准诊断和治疗方案的研究开辟了新的路径。另外，样品制备等环节也得到了生物物理研究所同事们的协助。
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