密歇根州立大學（MSU）的研究人員最近發現了一種分子「開關」，這能夠為精子在衝向卵子時提供超強動力。在射精之前，哺乳動物的精子處於低能量狀態，但一旦進入雌性生殖道，精子便開始活化，游泳速度加快，同時發生膜變化，這些變化促進了受精的過程。儘管科學家們長期以來懷疑這種能量轉變對繁殖至關重要，但精子如何驅動這一過程的具體機制直到現在才逐漸明朗。
在研究團隊的帶領下，Balbach 與 Van Andel Institute 及 Memorial Sloan Kettering Cancer Center 的研究人員合作，開發了一種專門技術來追踪精子內部的葡萄糖代謝過程。葡萄糖作為主要燃料，研究人員跟蹤其化學路徑，以觀察能量產生的增強過程。Balbach 說道：「可以把這種方法想像成把一輛車的車頂漆成鮮豔的粉紅色，然後用無人機跟蹤這輛車在交通中行駛的情況。在活化的精子中，我們看到這輛粉紅色的車在交通中移動得更快，並且選擇了特定的路線，甚至能看到哪些交叉口是它常常會卡住的地方。」這些結果顯示，一種關鍵酶——醛縮酶在將葡萄糖轉化為能量的過程中起著重要作用。研究人員還發現，精子在啟程之前就開始利用內部的燃料儲備，這一細節有助於解釋它們為何能在長距離內持續運動。
Balbach 的先前研究已經暗示了針對精子代謝的避孕潛力。在威爾康奈爾醫學院期間，她展示了阻止一種關鍵精子酶的功能可以使雄性小鼠暫時變得不孕。這一發現引起了對新一代非激素男性避孕藥的興趣，這些避孕藥不會改變睾酮水平或導致長期不孕。Balbach 表示：「許多類型的細胞都會經歷從低能量狀態到高能量狀態的快速轉變，而精子則是研究這種代謝重編程的理想對象。更好地理解精子活化過程中的葡萄糖代謝是重要的第一步，接下來我們的目標是了解我們的發現如何轉化到其他物種中，例如人類精子。」
MSU 團隊的研究結果不僅限於繁殖領域。全球有六分之一的人受到不孕不育的影響，理解精子的代謝可能會改善診斷測試，並提高輔助生殖技術的成功率。傳統的男性避孕方法主要集中在阻止精子的生成，但這種方法需要數週才能見效，且通常依賴於激素。Balbach 的研究表明了一個替代方案：基於代謝的按需避孕，通過抑制涉及葡萄糖處理的關鍵酶來暫時停止精子的活性。Balbach 說道：「目前，大約 50% 的懷孕都是意外的，這將為男性提供額外的選擇和在生育方面的主導權。同樣，這也為使用基於激素的女性避孕方法的人創造了自由，因為這些方法往往伴隨著副作用。」Balbach 計劃繼續探討精子如何利用不同的燃料，如葡萄糖和果糖，以滿足能量需求。希望理解這些交通控制酶最終能為男性和女性提供安全、可逆的避孕選擇。
