这项研究发表在8月28日的《科学》杂志上科学的进步。

这种人类基因被称为核膜蛋白1 (NEMP1)，目前还没有得到广泛的研究。在动物实验中，相同基因的突变与青蛙眼睛发育受损有关。

做出这项新发现的研究人员根本没有试图研究生育能力。相反，他们使用基因技术在果蝇早期胚胎中寻找与眼睛发育有关的基因。

“我们阻断了果蝇的一些基因表达，但发现它们的眼睛很好，”资深作者海伦·麦克尼尔博士说，她是拉里·j·夏皮罗和卡罗尔·安·韦塔克·夏皮罗教授，也是医学院的BJC研究员。“所以，我们开始试图找出这些动物可能存在的其他问题。它们看起来很健康，但令我们惊讶的是，它们完全没有生育能力。我们发现他们的生殖器官有严重缺陷。”

虽然不同物种的情况有所不同，但缺少这种基因的雄性和雌性都有生育问题。在雌性中，研究人员发现，包含卵子细胞核的包膜——保存生物体一半染色体的重要隔间——看起来像一个松软的气球。

发育生物学教授麦克尼尔说:“这种基因在全身都有表达，但我们在任何其他细胞的细胞核中都没有看到这种软气球结构。”爱博网投领导者“这暗示我们偶然发现了一种对生育有特殊作用的基因。我们首先在苍蝇身上看到了这种影响，但我们知道这些蛋白质是跨物种共享的。在一群出色的合作者的帮助下，我们也在蠕虫、斑马鱼和老鼠身上敲除了这个基因。令人兴奋的是，这种蛋白质存在于身体的许多细胞中，在生育能力中起着如此特殊的作用。怀疑它在人身上也有作用并不是一个很大的飞跃。”

为了研究这种松软的气球状核膜，研究人员使用了一种称为原子力显微镜的技术，将一根针扎进细胞，首先穿透外膜，然后是核膜。穿透膜所需的力的大小为科学家们提供了一种测量膜硬度的方法。虽然外膜具有正常的刚度，但核膜要软得多。

麦克尼尔说:“有趣的是，卵子核膜的硬度是否对人类的生育能力也很重要。”“我们知道这种基因的变异与更年期提前有关。当我们在老鼠身上研究这个缺陷时，我们发现它们的卵巢失去了与生俱来的卵细胞池，这些卵细胞决定了它们一生的生育能力。因此，这一发现提供了一个潜在的解释，为什么携带该基因突变的女性可能会提前绝经。当你失去卵子储备时，你就会进入更年期。”

McNeill和她的同事们怀疑，核膜必须找到一种平衡，既要足够柔韧以使染色体按照生殖目的排列，又要足够坚硬以保护它们免受卵巢压力环境的影响。随着年龄的增长，卵巢会形成胶原蛋白，这些胶原蛋白有可能产生胚胎卵巢中不存在的机械应力。

麦克尼尔说:“如果你有一个更软的原子核，也许它无法应对那种环境。”“这可能是触发卵子死亡的线索。我们还不知道，但我们正在计划研究来解决这个问题。”

在这些研究过程中，麦克尼尔说，他们只发现了缺失这种特定基因的老鼠的另一个问题:它们贫血，这意味着它们缺乏红细胞。

“正常的成人红细胞缺少细胞核，”麦克尼尔说。“有一个阶段，当年轻的红细胞在骨髓中发育时，核膜必须凝结并被排出体外。这些老鼠体内的红细胞不能正常地完成这个过程，在这个阶段就会死亡。有了松软的核膜，我们认为年轻的红细胞在另一种机械压力下无法存活。”

研究人员想要调查有生育问题的女性是否有NEMP1基因突变。为了帮助确定这种联系是否存在因果关系，他们利用CRISPR基因编辑技术开发了人类胚胎干细胞，在基因数据库中列出了与不孕症相关的NEMP1基因的特定突变。

“我们可以引导这些干细胞变成卵子，看看这些突变对核膜有什么影响，”麦克尼尔说。“可能有一些非常健康的女性缺乏NEMP蛋白质。如果这被证明是导致不孕的原因，至少这方面的知识可以提供一个解释。如果事实证明缺乏NEMP的女性不孕，那么在我们开始询问是否有方法修复这些突变之前，必须做更多的研究——例如，恢复NEMP，或者找到其他方法来支持核膜硬度。”