男性不育症影响了全世界六分之一的育龄夫妇,而非梗阻性无精子症是男性不育症中比较严重的情况之一。目前,非梗阻性无精子症的致病机理仍非常不清楚。前期,本实验室在中国汉族男性非梗阻性无精子症患者的全基因组关联研究中,鉴定到3个能够达到全基因组显著性关联(P值小于5.0x10-8)的风险位点。但男性不育症是多基因病,仅鉴定到3个风险位点是不足以解释其致病机理的。这可能是由遗传异质性而导致的结果。我们认为那些没有达到全基因组显著关联的单核苷酸多态性位点也可能提示生育的相关基因。现在,通过扩大样本量(3608个非梗阻性无精子症病例和5909个对照),应用人样本的三阶段验证,我们又鉴定到4个与人非梗阻性无精子症显著关联的风险位点。其中一个可疑的风险位点几乎达到全基因组显著关联(1q42.13, rs3000811, P=7.26x10-8)。为了验证这个位点是否影响了男性生育能力,我们通过模式动物果蝇观察了可疑关联位点(位于人基因组1q42.13区域)附近的相关基因CDC42BPA的果蝇同源基因gek在雄性生育方面的表型。为了能够对候选的单核苷酸多态性位点附近的基因进行大规模功能筛选,我们在果蝇体内用dsRNA或者是shRNA对靶基因进行表达沉默的实验。在果蝇中使用这种方法具有工作周期短和高通量筛选的优势。我们的分析结果显示,有31.8%(7/22)的果蝇相关基因是雄性生育必需的。这些基因对应了9个位点。这些基因中,Lar基因主要是在生殖细胞中维持精子发生,而CG12404基因、dmrt11E基因、CG6769基因、ERR基因和sfl基因主要在体细胞中发挥作用。有趣的是,ERR基因和sfl基因对睾丸形态的发生也是必需的。有报道显示,无精子症是精原细胞瘤的一个高发风险因素。精原细胞瘤也是年轻男性最常见的肿瘤之一,但其发病的分子机制并不清楚。为了在全基因组关联研究中鉴定到更多的人非梗阻性无精子症关联位点,我们发现了一个单核苷酸多态性位点(rs1887102, P=2.60x10-7)位于人FOXN3基因中。FOXN3基因是一个进化保守的基因。我们进一步通过模式动物果蝇来检验雄性生育能力是否需要FOXN3基因的果蝇同源基因CHES-1-like的参与。虽然CHES-1-like基因突变果蝇是可活的和可育的,且在生精过程中没有明显的异常,然而在生殖细胞中异位表达CHES-1-like基因却显著降低了雄性果蝇的生育能力。我们通过进一步的研究发现,在异位表达CHES-1-like基因的睾丸中,精原细胞经历了四次有丝分裂后并没有停止分裂,而是继续发育并形成肿瘤样结构。在这些睾丸中,分化因子Bam蛋白的表达水平明显降低,但Bam蛋白表达的区域却明显变大。在CHES-1-like基因异位表达的睾丸中同时降低bam基因的表达可进一步加剧了肿瘤样结构的形成。dad基因作为BMP信号通路的下游基因,可以拮抗dpp基因的表达水平。而dad基因的表达水平在异位表达CHES-1-like基因的睾丸中明显上调。我们在果蝇翅盘中也发现,异位表达CHES-1-like基因可以上调Dpp蛋白的表达水平。在睾丸中,CHES-1-like蛋白可以直接结合dpp基因启动子区域。因此我们提出了一个模型,在生殖细胞中异位表达CHES-1-like基因可以上调Dpp蛋白的表达水平,并抑制生殖细胞的分化,最终导致精原细胞瘤的形成。我们的研究论证了那些没有达到全基因组显著关联的单核苷酸多态性位点也可以为疾病相关基因提供线索,并为其功能研究提供帮助。这些结果深化了我们对人非梗阻性无精子症患者遗传易感性的认识,也对了解其致病机理提供了视野。