男性不育的遗传学研究课件.ppt

1、男性不育的遗传学研究男性不育的遗传学研究22不育症不育症：10-15%育龄夫妇育龄夫妇(中国中国:7-10%);男方因素：约男方因素：约50%(环境污染等环境污染等).WHO：本世纪：本世纪-心血管疾病、肿瘤、心血管疾病、肿瘤、不育不孕不育不孕 二胎时代到来，男女平等对待二胎时代到来，男女平等对待病因病因：生殖道梗阻、炎症或免疫性因素、性功能障碍：生殖道梗阻、炎症或免疫性因素、性功能障碍;60-75%病因不明病因不明,无精症或寡精症无精症或寡精症,睾丸睾丸因素因素 第六次全国人口普查（第六次全国人口普查（2011）精子质量下降：全球面临的健康问题精子质量下降：全球面临的健康问题 法国：法国：1

2、7年，年，26609对不育夫妇；精子密度下降对不育夫妇；精子密度下降32%，1.9%/年年；正常精子形态率下降；正常精子形态率下降33%，1.7%/年年；精子密度精子密度原因原因:环境因素环境因素-EDCs；现代生活方式；现代生活方式-烟酒烟酒，应激应激，肥胖肥胖 (生育后生育后)Rolland M et al.Hum Reprod 2013 精子形态学精子形态学 并发症并发症：睾丸生殖细胞肿瘤、性功能障碍睾丸生殖细胞肿瘤、性功能障碍 治疗治疗：助孕技术助孕技术 ICSI（绕开精子发生障碍）（绕开精子发生障碍）缺陷：缺陷：-绕过自然选择机制绕过自然选择机制 -传递遗传缺陷传递遗传缺陷(非整倍体

3、配子非整倍体配子)，后代存在致病遗，后代存在致病遗传风险或群体风险传风险或群体风险 意义意义：可受益于供精助孕技术，：可受益于供精助孕技术，不能生育自己血缘关系的不能生育自己血缘关系的后代，后代，源头上认识精子发生障碍的分子机制及干预源头上认识精子发生障碍的分子机制及干预 睾丸前睾丸前睾丸后睾丸后睾丸睾丸Kallmann综合症（综合症（KS）：）：1）促性腺激素释放激素）促性腺激素释放激素(GnRH)缺陷缺陷 2）外周嗅觉神经系统发育异常）外周嗅觉神经系统发育异常发病率：男性发病率：男性1/8,000，女性，女性1/40,000男性不育的睾丸前因素：男性不育的睾丸前因素：Kallmann综合症

4、综合症(KS)2006 Cell.Mol.Life Sci.2009 European Journal of Human GeneticsFGF8,PROKR2,PROK2,WDR11,HS6ST1,CHD7,SEMA3A,SOX10 KAL1FGFR1仅能阐明仅能阐明30%KS2006 Dev Genes Evol KS的遗传学基础的遗传学基础汉族汉族Kallmann综合症家系综合症家系KAL1基因基因146位位GT突变突变(p.49 CysPhe)X 染色体染色体Xp22.32区域连锁区域连锁KAL1基因基因146 GT突变突变(p.49 CysPhe）突变突变Anosmin-1不影响蛋白

5、结构和功能不影响蛋白结构和功能Anosmin-1 定位定位Anosmin-1诱导诱导NLT迁移迁移3D 结构结构线粒体线粒体 tRNAcys基因基因(MT-tRNAcys)5800位位AG突变突变1/40低促相同线粒体突变低促相同线粒体突变CARS2和和anosmin-1协同影响协同影响GnRH神经元迁移神经元迁移Ctl.KSB 淋巴细胞系淋巴细胞系Anosmin-1 146 GT 突变不影响细胞增殖突变不影响细胞增殖CARS2和和anosmin-1协同影响协同影响GnRH神经元迁移神经元迁移p38通路可能介导通路可能介导anosmin-1诱导的诱导的GnRH神经元迁移神经元迁移23bp:GG

6、NNNNNNNNNNNNNNNNNNNGGCars2基因敲除斑马鱼模型基因敲除斑马鱼模型Cars2-cas9突变斑马鱼突变斑马鱼GnRH3神经元迁移异常神经元迁移异常Cars2 突变斑马鱼幼鱼：高死亡率突变斑马鱼幼鱼：高死亡率+H2O+AAWTCars2-cas9 Cars2 基因影响斑马鱼嗅觉发育基因影响斑马鱼嗅觉发育3s 6s 10s 12s 15s 18s+H2O+AAF2纯合子成鱼胚胎致死，表现心脏扩大CARS2 基因在睾丸间质细胞中调控甾体类激素生成基因在睾丸间质细胞中调控甾体类激素生成芳香化酶表达水平芳香化酶表达水平hCG 睾酮睾酮GnRH 神经元神经元线粒体半胱氨酸途径线粒体半胱

7、氨酸途径MEK/ERK 途径途径KS家系家系睾丸间睾丸间质细胞质细胞迁移功能迁移功能CARS2线粒体功能线粒体功能p38途径途径哺乳动物中同样存在哺乳动物中同样存在雄性细胞质不育现象雄性细胞质不育现象，线粒体在精子发生过程中发挥重，线粒体在精子发生过程中发挥重要的作用。这一发现可能要的作用。这一发现可能对生精过程调控研究和遗传咨询开辟一个新方向对生精过程调控研究和遗传咨询开辟一个新方向。临床意义临床意义哺乳动物哺乳动物胞质不育胞质不育植物雄性不育植物雄性不育的胞质遗传的胞质遗传（已知）（已知）线粒体遗传线粒体遗传哺乳动核基因突哺乳动核基因突变变/多态性影响多态性影响不育不育（已知）（已知）临床

8、遗传咨询临床遗传咨询生精过程调控新生精过程调控新型分子机理研究型分子机理研究?II:1I:1I:2II:5II:7II:6II:4II:3II:2II:10II:9II:8III:13III:12III:11III:10III:9III:8III:7III:6III:5III:4III:3III:2III:1IV:5IV:4IV:3IV:2IV:1X连锁隐性遗传连锁隐性遗传男性不育的睾丸因素：男性不育的睾丸因素：NOA连锁遗传分析和全外显子测序，连锁遗传分析和全外显子测序，TEX11一个新发突变一个新发突变一个母系遗传的无精症家系，男性无精一个母系遗传的无精症家系，男性无精或极度少精，女性生育

9、正常或极度少精，女性生育正常IIIIII：2 2为先证者为先证者先证者生精过程停滞，精原细胞过先证者生精过程停滞，精原细胞过度增殖，曲精小管未见精子。度增殖，曲精小管未见精子。男性不育的睾丸因素：男性不育的睾丸因素：NOASite9128947714769Normazoospermic male2/248(0.8%)3/248(1.2%)1/248(0.4%)Azoospermic male5/119(4.2%)0/119(0)0/119(0)线粒体全基因组测序：线粒体全基因组测序：B4c1b2单倍型；单倍型；两个私有突变：两个私有突变：9477GA 14769AG 此单倍型背景下，这两个此单

10、倍型背景下，这两个突变同时发生不存在。突变同时发生不存在。无精症群体中，一个具有同一单倍型背景的病人有极其类似的生精停滞表型无精症群体中，一个具有同一单倍型背景的病人有极其类似的生精停滞表型正常个体正常个体（248例）和例）和无精症病人无精症病人（119例）例）：B4c1b2单倍型单倍型较高较高发生在无精症群体中发生在无精症群体中 B4c1b2单倍型可能与无精症发生的易感性有关单倍型可能与无精症发生的易感性有关此单倍型可能与无精此单倍型可能与无精症发生的易感性有关症发生的易感性有关Wang F,et al.2015 遗传因素：遗传因素：染色体染色体异常、异常、Y染色体微缺失染色体微缺失、单基因

11、突变、单基因突变 意义意义：-目前目前遗传学筛查遗传学筛查检出率检出率很很低低,特发性男性不育特发性男性不育 -遗传病因的确诊可遗传病因的确诊可避免避免不必要的药物和手术不必要的药物和手术治疗治疗 -ICSI子代子代可能面临同样生殖异常的可能面临同样生殖异常的风险风险生精调控基因生精调控基因特发性男性不育特发性男性不育 应用应用：全面的全面的遗传风险评估遗传风险评估和相应生育指导，阻断遗传缺和相应生育指导，阻断遗传缺陷，孕育健康子女，陷，孕育健康子女，个性化治疗个性化治疗新一代新一代高通量高通量测序测序 突变突变基因功能基因功能分析分析 遗传风险遗传风险评估评估 个性化个性化精准精准治疗治疗.

12、NGS与辅助生育技术结合造福患者男性不育症患者 特发性弱精症 染色体平衡易位携带者 正常ICSI后PGS筛查胚胎 单细胞高通量测序 SNP Array核型定位ICSI结合高通量测序阻断平衡易位遗传 KO动物动物：建立建立不育不育动物模型动物模型 发病机理：发病机理：研究不育发生的研究不育发生的分子机制分子机制/发现发现信号通路信号通路 的异常的异常/找出找出关键关键蛋白蛋白/基因基因 干预干预：rescue回复其生育功能回复其生育功能 激活激活/抑制抑制信号通路信号通路诺男育诺男育TMTM与非梗阻性无精症与非梗阻性无精症的精准治疗的精准治疗Providing advanced genomic

13、solutions!诺男育TM 850个特发性男性不育症相关基因筛查第二代高通量并行测序技术探针杂交高效液相捕获技术 与弱精症、无精症明确相关的基因SPATA9、SPATA16、SPEF2、DAZ2、DAZ3、LHCGR等 与精子分化、发育明确相关的基因RBMY1J、RBMY1B、TXNDC8、SPAG8、MEIG1、SSFA2等 与生殖系统分化、功能维持明确相关的基因AR、NANOS1、SPECC1、SPACA4、SPATA22、GGN等 在睾丸、附睾等生殖器官高丰度表达的基因ABCB9、ACRBP、ANKRD7、BRS3、CLGN、GTF2A1L、TAF7L等.诺男育TM男性不育基因检测基

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