无精症的全基因组关联研究进展

无精症的全基因组关联研究进展

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综述正文

摘要：无精症是一种复杂的多因素疾病，其发生发展是遗传因素与生活方式环境因素共同作用的结果，且存在着遗传异质性。全基因组关联分析(genome wide association study，GWAS)已成为了现阶段研究复杂疾病与基因关系比较有效和方便的一种方法，为无精症遗传机制的研究提供了新的途径。本文主要介绍了近年来全基因组关联研究对无精症研究领域的一些重要发现，并总结了全基因组关联研究在这方面存在的一些问题。

Abstract:Azoospermia is a complex multifactorial disease，which is the result of the combined effects of genetic and environmental factors.Besides, there is obvious genetic heterogeneity.Genome wide association study (GWAS) has become an effective and convenient method for the study of complex diseases and gene, providing a new approach to study the genetic mechanism of azoospermia.This paper mainly introduces some important findings in genome wide association study on azoospermia, and summarizes some problems associated with genome wide association study.

目前世界范围内约有10%-15%的育龄夫妇患有不孕不育症，其中男方因素约占50%[1]。由遗传缺陷包括基因突变和染色体异常所引起的精子发生障碍估计占男性不育因素的30%[2]。长期以来，Y染色体一直是男性不育遗传因素的重点研究对象，并取得了很多重要的研究成果，尤其是证实了Y染色体长臂1区1带（Yq11）处存在着与精子发生直接相关的多基因家族，称无精症因子（azoospermia factor, AZF）[3]，AZF区微缺失可导致男性不育[4]。

男性不育患者中，相当大的一部分患者为无精症。无精症是一种复杂的多因素疾病，其发生发展是遗传因素与生活方式环境因素共同作用的结果，且存在着遗传异质性。近年来，随着人类基因计划和基因组单倍体图谱计划的完成，通过应用基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)为标记进行病例-对照关联分析，从而确定疾病相关基因、易感区域或疾病的标记物，从而探究复杂疾病遗传机制的方法[5]，全基因组关联分析(genome wide association study，GWAS)已成为了现阶段研究复杂疾病与基因关系比较有效和方便的一种方法[6]，从2006年起，已经陆续报道了糖尿病、乳腺癌、前列腺癌、精神分裂症等几十种疾病的关联分析结果，确定了一系列疾病的易感位点[7,8,9]。采用全基因组关联分析在全基因组范围内筛查与疾病关联的SNP，已发现了一些与无精症相关联的易感位点和区域，这有助于无精症遗传机制的研究。本文就近几年来无精症的全基因组关联研究进展作一综述。

2009年，尤他大学医学院Aston团队发表了第一篇和无精症、严重少精症有关的GWAS文章[10]。该项目选取来自北欧血统的40例非梗阻性无精症患者、52例严重少精症患者（<5×106\ml）和80例具有正常生精能力的正常人（>20×106\ml）为研究对象，通过微阵列技术进行基因分型，筛选超过370,000个SNP位点，发现了21个与无精症或少精症相关的SNP位点。2010年，根据这次的GWAS结果和其他被报道的相关SNPs，该团队通过Illumina BeadXpress 平台，在来自中欧血统的80例非梗阻性无精症患者、141例严重少精症患者（<5×106\ml）、63例中等少精症患者（5-10×106\ml）和158例具有正常生精能力的正常人（>20×106\ml）中对172个SNPs开展了一次扩大性的后续研究[11]。然而，只有数个SNPs在这次研究中和无精症或少精症的相关性得到确证。这两次的研究利用GWAS方法为探索男性不育的遗传病因开启了重要的第一步，但

是其实验结果的可靠性都被其样本量不足和种族差异性所限制，还应该在更大并且不同种族的人群中重复该实验。

2011年，南京医科大学胡志斌教授团队在Nature Genetics上发表了一篇在中国人群中和非梗阻性无精症相关的GWAS文章[12]。该研究分三个阶段进行，研究人员在第一阶段（GWAS阶段）的研究中选取1,000例无精症病人和1,703例对照，采用了AffymetrixGenome-Wide Human SNP Array 6.0芯片进行对906,703 SNPs进行分析，在此阶段中，以全基因组统计学P ≤ 1.0 × 10−7的标准选择了32个与无精症相关的SNPs。在第二阶段（确认实验I）的研究中，针对第一阶段筛选出的32个SNP位点在981例无精症病人和1,657例对照中进行了重复验证，确认了4个和无精症相关的位点。在最后一个研究阶段（确认实验II）中，在766例无精症患者和1,995例对照中针对第二阶段验证出来的4个SNP 进行再次的重复验证，然而SIRP A-SIRPG rs6080550并没有超过统计学临界值。最终得到PRMT6 rs12097821, PEX10 rs2477686和SOX5 rs10842262这三个位点和无精症相关。

2012年，山东大学医学院陈子江教授团队通过GWAS研究发现了HLA区域上两个遗传位点与无精症相关[13]。此研究也是分为三个阶段：在第一阶段（GWAS 阶段）中，选取的样本包括来自山东省的802例无精症患者和来自山东省和上海市的1,863 例对照，通过HumanOmniExpressBeadChip和AffymetrixGenome-Wide Human SNP Array 6.0两种技术进行基因分型从而发现了和无精症相关的37个SNPs。在第二阶段的研究中，在来自华北八个省市（山东、黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、天津和北京）的818例无精症病人和1,755例对照中对GWAS 阶段发现37个的SNPs进行重复和确认。第三阶段中，选取了来自华南和中部5个省市（江苏、安徽、上海、湖北和广西）的606例无精症病人和958例对照为研究对象，针对第二阶段中确认的4个SNPs开展进一步的重复确认。第二、三阶段实验的基因分型皆采用SequenomiPLEX平台。经过三个阶段后，发现HLA-DRA rs3129878和C6orf10 and BTNL2rs498422这两个SNPs和非梗阻性无精症的风险性在P值上最显著相关。

此外，2012年，芝加哥大学Carole Ober研究团队另辟蹊径，通过家庭人口数和出生率两个参数来反映生育能力，开展了与这两项相关的GWAS研究[14]。在此