血睾屏障调控基因在非梗阻性无精症中的遗传变异分析及功能研究

Serious spermatogenesis failure affects 5% of infertile men, which often features as non-obstructive azoospermia (NOA). Current known gene mutations associated with NOA only interprets few NOA cases clinically. Blood-testis barrier (BTB) consists of cell junctions among testicular support cells, which creates an essential micro-environment for sperm development and maturation in the seminiferous tubules. Dysfunction of BTB could result in spermatogenesis termination or failure, thus no mature sperm could be created. This study investigates BTB regulatory genes, which cause infertility in mouse. Through gene re-sequencing, the study aims to discover novel genetic variations of BTB regulatory genes and their association with NOA. Further in vitro functional studies will be performed to uncover the pathogenesis of NOA by genetic variations of BTB regulatory genes. This study investigates the genetic causes of NOA, which would supply theoretic evidences for pathogenesis of infertile men and strategy for personal diagnosis and remedy, as well as the risk evaluation of next-generation infertility for patients who accept assisted reproduction.

严重精子发生功能障碍发生在5%的男性不育患者中，临床表现多为非梗阻性无精症 (non-obstructive azoospermia, NOA)。已知和NOA相关的基因突变只能解释少部分NOA病例。血睾屏障 (blood-testis barrier, BTB) 是由睾丸支持细胞间的细胞连接形成，为发生在曲细精管中精子的发育和成熟创造重要的微环境。BTB功能异常会导致精子发生过程提前终止或失败而无法产生成熟精子。本项目以导致小鼠雄性不育的BTB调控基因为研究对象，通过在NOA病例中进行基因重测序，系统地研究BTB调控基因可能发生在NOA中的遗传变异，并结合体外功能实验揭示BTB调控基因突变可能导致NOA发生的分子机制。本研究探讨与临床相关的NOA发生的遗传学原因，将为深入解析男性不育的发病机制和提供个性化的诊断和治疗策略，以及为接受辅助生殖的病人进行后代不育性风险的预测提供理论依据。

无精症或少精症临床表现为精液中完全或部分缺失成熟精子。由于精子发生功能障碍而导致的非梗阻性无精症/少精症，已知相关的基因突变只能解释部分病例。血睾屏障 (blood-testis barrier, BTB) 是由睾丸支持细胞间的细胞连接形成，为发生在曲细精管中精子的发育和成熟创造重要的微环境。BTB功能异常会导致精子发生过程提前终止或失败而无法产生成熟精子。本项目以两个可以导致小鼠雄性不育的BTB调控基因为研究对象，通过在非梗阻性无精症/少精症病例中进行基因重测序，研究这两个基因在男性不育患者中的变异情况，并结合体外功能实验，揭示特定基因变异在疾病发生中的可能致病性，为进一步理解男性不育发生的分子遗传机制提供理论依据。 . 1）SOX8作为睾丸支持细胞中的重要转录因子，通过调控血睾屏障通透性以及支持细胞和生殖细胞的粘附作用从而影响精子细胞的正常发育。SOX8可能是决定男性生育力的关键基因。我们在中国北方人群中筛选出190例非梗阻性无精症患者和139例少精症患者进行SOX8基因变异分析，检测到9个已知的SNPs，其中有四个位点同时出现在无精症和少精症患者中。进一步在284例正常对照组中验证，发现这些变异的等位基因频率和基因型频率在疾病组和对照组之间没有显著差异。该研究指出了SOX8基因变异可能不是中国人群中少精/无精症患者的常见致病原因。. 2）精子发生过程中，转录因子GATA4在睾丸支持细胞和间质细胞中发挥重要作用。Gata4条件性敲除的小鼠呈现出随着年龄增加，睾丸功能衰退，最终丧失育性。我们在184例来自中国北方的非梗阻性无精症患者中，对GATA4进行基因变异分析。发现了1个错义突变，3个同义变异，6个内含子变异以及1个位于3'UTR的罕见变异。功能验证实验表明p.G64E错义突变并没有影响GATA4对精子发生相关的下游基因启动子的转录激活能力；罕见变异c.*84C>T也没有在基因的3'UTR区产生新的microRNA结合位点而抑制GATA4的表达。本研究是首次调查GATA4基因变异是否存在与男性非梗阻性无精症的致病相关性，指出GATA4基因突变可能不是导致中国人群非梗阻性无精症发生的常见病因。