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又一款“性”福产品!科学家开发出新型男性避孕药,100%有效,同时“不伤身”

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生物探索 2021-02-27 09:11

避孕节育是人类繁衍永恒的话题。据统计,全球每年约有8500万例非意愿性妊娠,中国占960万例,其中约一半是以人工流产为结局 [1] 。虽然在全球范围内女性承担着约2/3的避孕节育任务,但社会调查显示越来越多的男性愿意共同承担这种社会义务。然而,目前的男性避孕方法还仅局限于传统的体外射精、绝育手术和避孕套等,半个世纪以来男性避孕药物的研发进展十分有限,至今尚没有一种具有临床应用潜质的男性避孕药。

2021年2月23日,美国伦奎斯特研究所资深研究员、加州大学洛杉矶分校闫威教授课题组与广东省计划生育科学技术研究所唐运革课题组联合在《Nature Communications》发表了题为 Triptonide is a reversible non-hormonal male contraceptive agent in male mice and non-human primates 的研究报告,带来了一款理想的男性避孕产品。

报告指出,口服雷公藤内酯酮可以诱导雄鼠和雄食蟹猴精子畸形,使精子失去活动力和受精的能力,从而达到避孕效果。测试显示这种方法近乎100% 有效、无明显副作用一旦停药,雄性的生育力可以完全恢复。文章还初步阐释了其作用靶点和避孕机制,认为雷公藤内酯酮是一种极具转化应用前景的非激素类男性避孕候选药

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https://doi.org/10.1038/s41467-021-21517-5

早在2009年,闫威教授就提出把精子发生的单倍体期作为研发男性非激素类避孕药靶点的观点 [2] 。在寻找能作用于精子组装后期关键蛋白的化合物中,从雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook. F, 图1A)中纯化出来的近百种化合物吸引了闫威教授的注意。雷公藤做为中药常用于治疗类风湿性关节炎、肾炎、红斑狼疮等[3] ,但是长期服用该药物往往会引起男性不育[4] 。这引起了科研人员的关注,试图从雷公藤提取物中寻找“抗精子”成分 [5-9] 。

图1. (A):植物雷公藤。(B,C):停药后生育力恢复的雄鼠及雄食蟹猴的子代。

尽管雷公藤内酯醇(Triptolide)、雷公藤氯内酯醇是雷公藤中含量较高的两种化合物,但是在研究中却显示出严重的肝毒性和生育不可逆性 [10-13] 。2012年,闫威教授经过不断探索发现,雷公藤内酯酮(Triptonide)在雄鼠身上具有良好的避孕有效性和可逆性。为了进一步测试这个化合物在灵长类动物的有效性,闫威课题组与唐运革课题组展开了合作。

在这项新研究中,研究人员首先探讨了雷公藤内酯酮对雄性小鼠和食蟹猴的避孕有效性和长效性。雄性成年小鼠每日口服雷公藤内酯酮0.8 mg/kg(最低有效剂量)4周后,其精子发生严重变形,失去活力,不能使有生育力的雌性小鼠怀孕。而雄性成年食蟹猴(9-13岁,4.96-11.8kg)每日口服雷公藤内酯酮0.1mg/kg(最低有效剂量)5周后,精子开始变形,活力下降,数量减少,同样无法使有生育力的雌性食蟹猴怀孕。小鼠长期用药6个月、食蟹猴长期喂药126周(2.4年)后可维持长期不育,没有观察到明显的副作用

接着,研究人员探讨了雷公藤内酯酮对雄性小鼠和食蟹猴的避孕可逆性。当雄性C57BL/6小鼠口服0.8mg/kg 雷公藤内酯酮4周后精子出现严重变形时停药,停药4周后,小鼠精子形态、精子活力恢复正常,能使有生育力雌性小鼠怀孕并生出健康子代 (图1B)。食蟹猴口服0.1mg/kg雷公藤内酯酮8周后停药,停药5-6周后,食蟹猴精子形态、精子活力和精子数量都恢复正常,能够使雌性食蟹猴怀孕并生出健康的猴仔 (图1C)。

与其他药物不同,避孕药是给正常的成人服用,故其安全性至关重要。在这项研究中,研究人员系统地探讨了雷公藤内酯酮的安全性。成年雄食蟹猴口服雷公藤内酯酮期间,食欲、睡眠、精神状态以及血常规、肝肾功能和激素水平均没有明显异常。在雄性小鼠中,雷公藤内酯酮发挥避孕效应的EC50为0.1mg/kg,远低于它的最小有效剂量0.8mg/kg和半数致死量(LD50) 300mg/kg。

通过DARTS技术、GlycoLink磁珠亲和纯化技术、质谱技术等方法,研究人员筛选和鉴定出雷公藤内酯酮作用的靶点是连接蛋白(Junction plakoglobin, JUP),并提出了雷公藤内酯酮发挥避孕效应的新机制雷公藤内酯酮与JUP结合后干扰JUP与SPEM1结合,导致精子发生严重变形、精子活力下降,失去受精能力,达到避孕效果。

中草药是中华文明的一个瑰宝,凝聚着中华民族的博大智慧。该研究再次显示了中草药里蕴藏的无穷宝藏。雷公藤内酯酮有望能和青蒿素一样,成为挖掘中药中有效成分用于药物研发和人类健康保健的典范。

美国内华达大学医学院Zongliang Chang博士、广东省计划生育科学技术研究所秦卫兵博士、美国内华达大学医学院郑惠丽博士、Kathleen Schegg博士为该论文的共同第一作者,广东省计划生育科学技术研究所唐运革教授和美国加州大学洛杉矶分校闫威教授为该论文的共同通讯作者。

2.

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