跨种族全基因组关联研究揭示特发性生精障碍的遗传奥秘：支持唯支持细胞综合征的免疫介导本质

《Communications Biology》：Trans-ethnic GWAS meta-analysis of idiopathic spermatogenic failure highlights the immune-mediated nature of Sertoli cell-only syndrome

为探究非梗阻性无精子症（NOA）这一严重男性不育症的遗传基础，研究人员开展了特发性生精障碍（SPGF）的跨种族全基因组关联研究（GWAS）荟萃分析。研究发现两个与唯支持细胞综合征（SCO）显著相关的遗传位点，这为揭示男性不育的遗传因素提供新视角。

　　在当今社会，不孕不育问题逐渐成为人们关注的焦点。据统计，过去 30 年全球不孕不育的疾病负担持续增加，约 15% 的夫妇在备孕时受到影响，其中男性因素导致的不育约占一半。非梗阻性无精子症（NOA）作为男性不育的最严重形式，由生精障碍（SPGF）引起，大约影响 1% 的成年男性，其特征是精液中完全没有精子，这是由于精子发生严重受损。此外，SPGF 还可能导致严重少精子症（SO），表现为精液中精子数量急剧减少。

目前，已知的 SPGF 遗传原因包括染色体核型异常（如克氏综合征）、Y 染色体 AZF 位点微缺失以及在精子发生中起关键作用的基因的罕见突变。然而，约 70% 的 SPGF 病例病因仍不清楚，且越来越多证据表明，这种特发性男性不育可能是一种复杂性状，其遗传结构涉及人类基因组中的常见变异，主要是单核苷酸多态性（SNPs）。此前虽有三项关于 SPGF 的全基因组关联研究（GWASs），但对其复杂的分子机制仍未完全理解，大部分遗传度也未得到解释。因此，进一步研究 SPGF 的遗传和分子机制迫在眉睫。

为了深入探究 SPGF 的发病遗传和分子机制，来自西班牙格拉纳达大学等研究机构的研究人员开展了一项关于男性不育症的跨种族荟萃分析。他们将 Hu 等人在亚洲人群和 Cerván-Martín 等人在欧洲人群中产生的 GWAS 数据相结合进行研究。该研究成果发表在《Communications Biology》上。

研究人员开展此项研究主要运用了以下几个关键技术方法：首先，分析了包含欧洲和亚洲血统个体的两个独立病例对照队列，这些数据来自先前发表的 GWAS 研究；其次，利用 Minimac4 进行基因型填补，并通过一系列质量控制流程保证数据质量；然后，使用逻辑回归和逆方差法进行统计分析；最后，运用多种软件和数据库进行多基因风险评分计算、功能注释和通路分析等。

下面介绍具体的研究结果：

1. 跨种族全基因组关联研究荟萃分析：研究人员整合了欧洲和亚洲人群的 GWAS 数据进行荟萃分析。结果显示，亚洲 “NOA 与对照组” 研究分别与欧洲 “总体 SPGF 与对照组” 或 “NOA 与对照组” 研究进行荟萃分析时，未观察到全基因组水平的显著遗传关联。但亚洲 “NOA 与对照组” 研究和欧洲 “SCO 与对照组” 研究的荟萃分析揭示了两个显著关联信号，分别由 SNP rs34915133 和 rs10842262 定义。根据 Open Targets Genetics 的变异到基因算法，rs34915133 涉及的功能基因组区域为 MHC II 类位点（特别是 HLA-DQA1 和 HLA-DRB1 基因），rs10842262 涉及 SOX5 基因。此外，三项荟萃分析中还观察到接近显著阈值（P≤1E?07）的提示性关联。
2. 亚洲队列中唯支持细胞综合征患者的过表达：先前欧洲人群的 SPGF GWAS 研究表明，SCO 应被视为具有独特遗传和分子基础的遗传同质实体，且可能是一种主要与 MHC II 类区域相关的免疫介导疾病。因此，研究人员推测亚洲 GWAS 研究中分析的 NOA 队列可能存在 SCO 患者过表达的情况。通过计算亚洲队列中每个参与者的两个多基因风险评分（PRSs），发现基于 SCO 数据和非 SCO 数据的 PRSs 在亚洲 NOA 病例和对照组中呈现相反的分布，支持了上述推测。
3. 唯支持细胞综合征相关变异的功能相关性：研究人员利用公开数据库和生物信息学工具对与 SCO 易感性相关的遗传关联进行功能注释。对于 MHC 关联，rs34915133 的五个代理变异显示出很强的功能相关性，影响多种细胞类型的启动子区域，与多种蛋白质和转录因子结合位点重叠，还作为睾丸中多个 MHC II 类基因的表达和剪接数量性状位点（eQTL 和 sQTL）。rs10842262 的两个代理变异位于 SOX5 基因的内含子区域，与多个组织中的组蛋白标记以及与精子发生相关的蛋白质结合位点重叠。此外，TAF1B 和 TJP1 区域的提示性关联单倍型中也包含具有功能证据的 SNP，这两个基因在睾丸组织中高表达，对维持转录和细胞结构至关重要。功能富集分析还发现，SCO 在一些免疫相关通路中表现出独特的富集。
4. 全基因组关联研究：研究人员进行了全基因组关联研究（PheWAS），以评估最相关风险变异在广泛表型中的作用。结果发现，与男性不育信号相关的一些显著性状还涉及其他生殖系统相关问题，SCO 风险变异与女性生殖系统功能障碍以及免疫系统疾病相关。
5. 评估先前报道的与精子发生障碍的关联：研究人员评估了先前在亚洲和欧洲队列中与 NOA 和 SCO 相关的变异在本次跨种族荟萃分析中的关联情况。只有位于 IL17A 区域的 SNP rs13206743 在亚洲和欧洲研究中均显示出span data-custom-copy-text="\(P值0.05\)"，且在荟萃分析中接近统计学显著性，其 OR 方向在各研究中保持一致。

在讨论部分，研究人员指出，跨种族荟萃 GWAS 在推进对复杂疾病遗传结构的理解方面非常有用。本研究通过跨种族荟萃分析和功能注释分析，进一步证实了 MHC II 类位点与 SCO 表型的特异性关联，支持了 SCO 主要是一种免疫介导的 NOA 疾病的假设。同时，研究还发现了 SOX5 区域与男性不育的关联，以及其他基因如 DMRT1、IL17A、TJP1 和 TAF1B 与 SPGF 的关联趋势。

总的来说，该研究整合了不同种族 SPGF 患者的基因组数据，为深入探索特发性男性不育的分子机制提供了新的视角。研究中发现的欧洲和亚洲人群共有的风险多态性，有助于建立预测 NOA 患者睾丸组织学影响的遗传面板，从而避免不必要的睾丸取精手术。然而，研究也存在一定局限性，如分析的中国队列缺乏详细的表型数据，样本组成的差异可能导致数据集的异质性，样本量有限也影响了对不同种族遗传标记得出明确结论。未来需要建立更大、特征更明确的亚洲 SCO 队列来确认研究结果，还可进行更多的 GWAS 后分析，以进一步揭示 SCO 的遗传机制和相关免疫途径。