2016年，德國(guó)聯(lián)邦最高法院駁回了一起要求國(guó)家在法律上允許第三性別被登記的訴狀。事情的經(jīng)過(guò)大致是：1989年出生的一名女士在出生時(shí)由于呈現(xiàn)女?huà)胩卣?，因此在登記性別時(shí)，被登記為女性。但是在成年以后，這位女士發(fā)現(xiàn)，自己既不完全具有女性特征，也不完全具有男性特征，是一個(gè)雙性人或者無(wú)性人。于是她到醫(yī)院檢查才發(fā)現(xiàn)她只有一條X染色體，而第二條染色體缺失，因此事實(shí)上她既不屬于男性，也不屬于女性。那么具有XX染色體的人一定是女性嗎？具有XX染色體的人一定能發(fā)育形成卵巢嗎？

相關(guān)研究2009年12月份在《細(xì)胞》雜志上正式公開(kāi)發(fā)表，論文的作者利用基因編輯的手段使雌鼠的FOXL2喪失功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)卵巢中的卵子皆死亡，最后將成長(zhǎng)為卵子的濾泡慢慢地轉(zhuǎn)變成史托利細(xì)胞，史托利細(xì)胞在睪丸中制造精子。最后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中的雌鼠對(duì)照組與雄鼠實(shí)驗(yàn)組的大小、皮毛等外觀幾無(wú)差異，并且除生殖器官產(chǎn)生變化外，沒(méi)有任何異常^[1]。

無(wú)獨(dú)有偶，相似的情況再次發(fā)生了。一姑娘今年26歲，前段時(shí)間去鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院咨詢(xún)，醫(yī)生建議抽血查染色體，結(jié)果出來(lái)她自己大吃一驚：她具有XY，是個(gè)男人。那么問(wèn)題來(lái)了，具有XY染色體的人一定是男性嗎？具有XY染色體的人一定不能發(fā)育形成卵巢嗎？

今天小編就給大家解讀一篇發(fā)表在2018年8月份Science期刊上的文章“Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9”，這篇文章利用基因編輯的方法構(gòu)建基因敲除小鼠發(fā)現(xiàn)，雄性小鼠Enh13基因缺失后會(huì)長(zhǎng)出卵巢，并且利用基因組學(xué)的數(shù)據(jù)直接證明了Enh13是Sox9基因的增強(qiáng)子，揭示了改變基因的非編碼調(diào)控區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)性別逆轉(zhuǎn)^[2]。

發(fā)表雜志：Science

影響因子：41.058（2018年）

正常的XX雌性小鼠（右）和發(fā)生性別逆轉(zhuǎn)的XY雄性小鼠（左）。圖片來(lái)源于Francis Crick研究所。

SOX9蛋白在哺乳動(dòng)物早期性別決定和分化過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用， SOX9功能失常會(huì)導(dǎo)致睪丸不能正常發(fā)育。正常的情況下，Sox9基因的表達(dá)量受Y染色體上Sry基因編碼的SRY蛋白調(diào)控，因此含有X染色體和Y染色體的雄性才能發(fā)育形成出睪丸，而含有2條X染色體的雌性則發(fā)育形成卵巢?？蒲泄ぷ髡叻治龃罅坎±l(fā)現(xiàn)，Sox9基因雜合突變會(huì)導(dǎo)致丘腦發(fā)育不良（Campomelic Dysplasia），70%的男性（XY）患者都會(huì)表現(xiàn)出女性性狀[3，4]。在小鼠的睪丸中，位于Sox9基因上游的TES或者TESCO敲除后Sox9基因的表達(dá)量降低了55%，但是沒(méi)有影響XY雄性的性別。那么在Sox9基因的上游是不是存在其他的增強(qiáng)子來(lái)系統(tǒng)性調(diào)控小鼠Sox9基因的表達(dá)呢？

本文的作者做了大量的工作，一步步解開(kāi)了Enh13增強(qiáng)子如何影響Sox9基因的表達(dá)來(lái)影響性別逆轉(zhuǎn)的。

圖1. Enh13是位于XY染色體SR區(qū)域內(nèi)的Sox9基因的促睪丸形成增強(qiáng)子。

作者首先利用DNaseⅠ-seq和ATAC-seq等技術(shù)在胚胎發(fā)育13.5至15.5天的塞爾托利氏細(xì)胞(Sertolil cell)中篩選出了Sox9基因上游33個(gè)假設(shè)的啟動(dòng)子，接著通過(guò)轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)有14個(gè)啟動(dòng)子在發(fā)育的各個(gè)階段都能促進(jìn)Sox9基因的表達(dá)。應(yīng)用報(bào)告基因小鼠模型進(jìn)行逐一排除，作者發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物高度保守的Enh13是Sox9基因的增強(qiáng)子，并通過(guò)轉(zhuǎn)基因品系驗(yàn)證了Enh13的生理功能。

圖2. 敲除Enh13基因后，擁有XY染色體的雄性轉(zhuǎn)變成雌性。

作者然后利用基因編輯技術(shù)，構(gòu)建了Enh13基因缺失的純合突變體。作者取胚胎發(fā)育13.5天突變體和對(duì)照組的性腺，通過(guò)HE染色發(fā)現(xiàn)Enh13基因缺失的雜合突變體胚胎能夠正常形成睪丸，而純合突變體則產(chǎn)生了異常發(fā)育形成了卵巢。(備注：FOXL2在卵巢中表達(dá))

圖3. 體內(nèi)Enh13調(diào)控Sox9基因的表達(dá)。

作者進(jìn)而研究分子機(jī)制，即Enh13是怎么調(diào)控雄性在胚胎發(fā)育的早期階段發(fā)育形成睪丸的。我們用突變體和對(duì)照組來(lái)研究Enh13對(duì)雄性決定因子（Sox9，Sry）和雌性決定因子(Foxl2和Sf1)表達(dá)的影響，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)敲除Enh13就會(huì)降低Sox9基因的表達(dá)。

圖4. 體內(nèi)SRY、SOX9蛋白和Enh13基因直接結(jié)合。

上面作者證明了Enh13調(diào)控Sox9基因的表達(dá)，那么調(diào)控是否直接的呢？作者進(jìn)而做了CHIP-seq（染色質(zhì)免疫共沉淀）。我們知道SRY能夠和TESCO具有很強(qiáng)的結(jié)合作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SRY與Enh13的結(jié)合能力比與TESCO的結(jié)合能力還強(qiáng)；同時(shí)證明SOX9與Enh13具有很強(qiáng)的結(jié)合能力。用牛胚胎睪丸也證明了相同的結(jié)論。因此，Enh13在哺乳動(dòng)物中高度保守能夠與SOX9直接結(jié)合。

最后作者得出結(jié)論：Enh13是Sox9基因的增強(qiáng)子。

關(guān)于性別發(fā)生形成的機(jī)制科學(xué)家們一直在不斷關(guān)注和探索，經(jīng)過(guò)不懈努力已經(jīng)找到了雄性發(fā)育形成的關(guān)鍵因子（SOX9）和雌性發(fā)育形成的關(guān)鍵因子（FOXL2），并且發(fā)現(xiàn)Foxl2基因顯然與Enh13調(diào)控的基因Sox9基因保持著排斥關(guān)系，即當(dāng)一種基因啟動(dòng)，另一種則自動(dòng)關(guān)閉。這就解釋了為什么具有XY染色體的雄性只能形成睪丸，具有XX染色體的雌性只能形成卵巢。

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相關(guān)文章連接：

1.Henriette Uhlenhaut, Susanne Jakob, et al. Somatic Sex Reprogramming of Adult Ovaries to Testes by FOXL2 Ablation. Cell, 2009, 139, (6):1130-1142.?

2.Nitzan Gonen, Chris Futtner, et al. Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9. Science, 2018, 360, 1469-1473.

3.J. W. Foster, M. A. Dominguez Steglich, S. Guioli, et al. Campomelic dysplasia and autosomal sex reversal caused by mutations in an SRY-related gene. Nature,1994, 372, 525–530.

4.T. Wagner, J. Wirth, J. Meyer, et al. Autosomal sex reversal and campomelic dysplasia are caused by mutations in and around the SRY-related gene SOX9. Cell , 1994, 79(6):1111-20.?