酷应用

一场新的“精子大屠杀”：箭毒启发男用避孕药研发

百家作者：DeepTech深科技 2018-01-26 06:30:24

长按识别二维码，报名2018十大突破技术全球直播首发

在箭头上涂抹毒药是原始部落惯用的狩猎作战武器。然而，根据一项发表在《Journal of Medicinal Chemistry》上的研究显示，一种名为“乌本苷（ouabain）”的古老毒药却能够进一步地“消灭掉”精子。文章作者称，通过调整其主链，该有毒化合物能够起到选择性瘫痪精子的作用，从而防止它们与卵子结合。

由来自明尼苏达大学的 Shameem Sultana Syeda 领导的研究团队成员们对此项研究表示乐观，作为未来的目标，这一“有毒的成果”将来能够成为一种安全、可逆的新型男性用避孕方法。

这种研究者们合成的化学衍生物能够“干扰精子运动能力和超活化能力，”作者称。所以“这种新型化合物形式呈现出一种未来可作为高特异性男用避孕方法的化学结构，”他们总结道。

多个世纪以来，非洲战士和猎人们从两种非洲植物——箭毒树（Acokanthera schimperi ）和旋花羊角拗（Strophanthus gratus）——中提取乌本苷，并将其大量涂在他们的箭头上。此计量的乌本苷能够导致震颤、抽搐、高血压、极高的心率，并最终导致心脏停跳。在现代，科学家们曾在生物医药研究中使用乌本苷，甚至曾用其来治疗低血压及心律失常——极低计量下。但直到近期，它才被当作一种未来的杀精剂。

乌本苷通过特定抑制细胞膜上负责转运离子的的钠钾—泵发挥功能。这些离子通道又被称为钠钾-ATP 酶，包含α及β两种亚基。乌本苷与α亚基结合，抑制其对 ATP 的催化作用。此时离子通道完全失去功能，于是细胞内的钠离子浓度升高至异常范围。在心肌细胞中，这将导致心肌剧烈收缩。

溺亡的“游泳健将们”

精子上也需要使用这类离子通道上的一种——为精子尾部鞭毛提供动力从而使精子游动。当这一离子通道被敲除时，小游泳健将们将在水中溺亡。尽管，精子上的钠钾-ATP 酶的α亚基与心脏及其他身体部位的有轻微差异。这种亚基被称为α4——与其他部位发现的钠钾-ATP 酶的α1、α2 及α3 有所区别。这项研究的作者们假设认为，他们能够通过调整乌本苷结构，让其更强烈、更特异的与α4 亚基结合，从而在击沉精子时免去一些毒副作用。

Syeda 和她的同事们从调换或去掉乌本苷主链周围的原子及其他复链开始着手，得到新的化合物。将其应用至钠钾-ATP 酶后，他们发现其中的一些比起其他α亚基会更有选择性的“堵住”含有α4 亚基的钠钾泵。当他们将这些化合物与大鼠精子一同孵育，精子们失去活力，驻足不前。

根据最新的进展，研究者们将其中一种最具前景的化合物喂给了大鼠。这种乌本苷衍生物没有表现出任何毒性效应，并且这些大鼠能够产生数量水平正常的精子。然而这种化合物导致了大鼠们精子活动 50% 左右的下降。对于人类而言，这种水平将会影响生育能力。

在将任何一种乌本苷衍生物制作成男性避孕药之前，研究者们仍有一条很长的路要走。然而他们坚称这一治疗策略值得继续深入研究。它具有“阻碍精子功能，同时不影响未分化的男性生殖细胞的优点，这意味着它能够作为一种暂时、可逆的男性生育功能抑制剂使用。”

-End-

校审：郝锕铀

本书灵感源于“TR35”，即《麻省理工科技评论》享誉全球的“35 位 35 岁以下科技创新青年”（MIT Technology Review 35）青年人才榜，如果你想一睹全球科技创新领导者背后的精彩事迹，你也一定不能错过这本书。