男性不育的遗传学研究
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B4c1b2单倍型较高发生在无精症群体中
Site Normazoospermic male Azoospermic male 9128 2/248 (0.8%) 5/119 (4.2%)
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
Wang F, et al. 2015
测男“芯”，解“男”题---首张男性不育基因筛查芯片 Walking Infertile Men’s Code
—— 第六次全国人口普查（2011）
2
精子质量下降：全球面临的健康问题
精子密度
精子形态学
法国：17年，26609对不育夫妇；精子密度下降32%， 1.9%/年；正常精子形态率下降33%，1.7%/年； 原因: 环境因素-EDCs；现代生活方式-烟酒，应激，肥胖 (生育后)
Rolland M et al. Hum Reprod 2013
• 单细胞高通量测序 • SNP Array核型定位
转化型临床：利用基因敲除动物模型进行干预实验
KS的遗传学基础
KAL1
FGFR1
2006 Dev Genes Evol
FGF8, PROKR2, PROK2, WDR11, HS6ST1, CHD7, SEMA3A, SOX10
仅能阐明30% KS
汉族Kallmann综合症家系
KAL1基因146位G>T突变 (p. 49 Cys>Phe)
CARS2和anosmin-1协同影响GnRH神经元迁移
CARS2和anosmin-1协同影响GnRH神经元迁移
B 淋巴细胞系 Ctl. KS
Anosmin-1 146 G>T 突变不影响细胞增殖
p38通路可能介导anosmin-1诱导的GnRH神经元迁移
Cars2基因敲除斑马鱼模型
23bp: GGNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGG
男性不育的遗传学研究
男性不育: 精子异常表型、天然避孕模型
不育症：10-15% 育龄夫妇 (中国: 7-10%); 男方因素：约50% (环境污染等). WHO：本世纪 --- 心血管疾病、肿瘤、不育不孕
二胎时代到来，男女平等对待
病因：生殖道梗阻、炎症或免疫性因素、性功能障碍; 60-75% 病因不明, 无精症或寡精症, 睾丸因素
线粒体全基因组测序：B4c1b2单倍型； 两个私有突变：9477G>A 14769A>G
此单倍型背景下，这两个 突变同时发生不存在。 此单倍型可能与无精 症发生的易感性有关 9477 3/248 (1.2%) 0/119 (0) 14769 1/248 (0.4%) 0/119 (0)
正常个体（248例）和无精症病人（119例）：
男性不育的分类
睾丸前
睾丸后 睾丸
男性不育的睾丸前因素：Kallmann综合症 (KS)
Kallmann综合症（KS）：1）促性腺激素释放激素(GnRH)缺陷 2）外周嗅觉神经系统发育异常
发病率：男性1/8,000，女性1/40,000
2006 Cell. Mol. Life Sci.
2009 European Journal of Human Genetics
非梗阻性无精症 ：男性不育中的难题
• 并发症：睾丸生殖细胞肿瘤、性功能障碍 • 治疗：助孕技术 – ICSI （绕开精子发生障碍） 缺陷：-- 绕过自然选择机制
-- 传递遗传缺陷 (非整倍体配子)，后代存在致病遗
传风险或群体风险 • 意义：可受益于供精助孕技术，不能生育自己血缘关系的 后代，源头上认识精子发生障碍的分子机制及干预
• 应用：全面的遗传风险评估和相应生育指导，阻断遗传缺
陷，孕育健康子女，个性化治疗
新一代高通量测序 突变基因功能分析
遗传风险评估
个性化精准治疗
.
NGS与辅助生育技术结合造福患者
ICSI结合高通量测序阻断平衡易位遗传
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
Cars2-cas9突变斑马鱼GnRH3神经元迁移异常
Cars2 突变斑马鱼幼鱼：高死亡率
Cars2 基因影响斑马鱼嗅觉发育
3s
+H2O
6s
10s
12s
15s
18s
WT Cars2-cas9
+AA
+H2O
+AA
F2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
X 染色体Xp22.32区域连锁
KAL1基因146 G>T突变 (p. 49 Cys>Phe）
突变Anosmin-1不影响蛋白结构和功能
3D 结构 Anosmin-1 定位
Anosmin-1诱导NLT迁移
线粒体 tRNAcys基因(MT-tRNAcys) 5800位A>G突变
1/40低促相同线ห้องสมุดไป่ตู้体突变
男性不育的睾丸因素：NOA
I:1
I:2
II:1
II: 2
II: 3
II: 4
II: 5
II: 6
II: 7
II: 8
II: 9
? ?
III:13
II:10
III:1
III:2
III:3 III:4
III:5
III:6 III:7
III:8 III:9
III:10 III:11 III:12
IV:1
芳香化酶表达水平
总结
线粒体功能 线粒体半胱氨酸途径 CARS2 KS家系 hCG
睾丸间 质细胞
MEK/ERK 途径
GnRH 神经元
p38途径 睾酮 迁移功能
临床意义
线粒体遗传
生精过程调控新 型分子机理研究 临床遗传咨询
哺乳动物中同样存在雄性细胞质不育现象，线粒体在精子发生过程中发挥重 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。
• 遗传因素：染色体异常、Y染色体微缺失、单基因突变 • 意义：-- 目前遗传学筛查检出率很低, 特发性男性不育 -- 遗传病因的确诊可避免不必要的药物和手术治疗 -- ICSI子代可能面临同样生殖异常的风险
特发性男性不育
生精调控基因
测男“芯”，解“男”题---首张男性不育基因筛查芯片
男“芯”似海
IV:2
IV:3
IV:4
IV:5
X连锁隐性遗传
连锁遗传分析和全外显子测序，TEX11一个新发突变
男性不育的睾丸因素：NOA
一个母系遗传的无精症家系，男性无精 或极度少精，女性生育正常
III：2为先证者
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。
B4c1b2单倍型可能与无精症发生的易感性有关
Site Normazoospermic male Azoospermic male 9128 2/248 (0.8%) 5/119 (4.2%)
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
Wang F, et al. 2015
测男“芯”，解“男”题---首张男性不育基因筛查芯片 Walking Infertile Men’s Code
—— 第六次全国人口普查（2011）
2
精子质量下降：全球面临的健康问题
精子密度
精子形态学
法国：17年，26609对不育夫妇；精子密度下降32%， 1.9%/年；正常精子形态率下降33%，1.7%/年； 原因: 环境因素-EDCs；现代生活方式-烟酒，应激，肥胖 (生育后)
Rolland M et al. Hum Reprod 2013
• 单细胞高通量测序 • SNP Array核型定位
转化型临床：利用基因敲除动物模型进行干预实验
KS的遗传学基础
KAL1
FGFR1
2006 Dev Genes Evol
FGF8, PROKR2, PROK2, WDR11, HS6ST1, CHD7, SEMA3A, SOX10
仅能阐明30% KS
汉族Kallmann综合症家系
KAL1基因146位G>T突变 (p. 49 Cys>Phe)
CARS2和anosmin-1协同影响GnRH神经元迁移
CARS2和anosmin-1协同影响GnRH神经元迁移
B 淋巴细胞系 Ctl. KS
Anosmin-1 146 G>T 突变不影响细胞增殖
p38通路可能介导anosmin-1诱导的GnRH神经元迁移
Cars2基因敲除斑马鱼模型
23bp: GGNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGG
男性不育的遗传学研究
男性不育: 精子异常表型、天然避孕模型
不育症：10-15% 育龄夫妇 (中国: 7-10%); 男方因素：约50% (环境污染等). WHO：本世纪 --- 心血管疾病、肿瘤、不育不孕
二胎时代到来，男女平等对待
病因：生殖道梗阻、炎症或免疫性因素、性功能障碍; 60-75% 病因不明, 无精症或寡精症, 睾丸因素
线粒体全基因组测序：B4c1b2单倍型； 两个私有突变：9477G>A 14769A>G
此单倍型背景下，这两个 突变同时发生不存在。 此单倍型可能与无精 症发生的易感性有关 9477 3/248 (1.2%) 0/119 (0) 14769 1/248 (0.4%) 0/119 (0)
正常个体（248例）和无精症病人（119例）：
男性不育的分类
睾丸前
睾丸后 睾丸
男性不育的睾丸前因素：Kallmann综合症 (KS)
Kallmann综合症（KS）：1）促性腺激素释放激素(GnRH)缺陷 2）外周嗅觉神经系统发育异常
发病率：男性1/8,000，女性1/40,000
2006 Cell. Mol. Life Sci.
2009 European Journal of Human Genetics
非梗阻性无精症 ：男性不育中的难题
• 并发症：睾丸生殖细胞肿瘤、性功能障碍 • 治疗：助孕技术 – ICSI （绕开精子发生障碍） 缺陷：-- 绕过自然选择机制
-- 传递遗传缺陷 (非整倍体配子)，后代存在致病遗
传风险或群体风险 • 意义：可受益于供精助孕技术，不能生育自己血缘关系的 后代，源头上认识精子发生障碍的分子机制及干预
• 应用：全面的遗传风险评估和相应生育指导，阻断遗传缺
陷，孕育健康子女，个性化治疗
新一代高通量测序 突变基因功能分析
遗传风险评估
个性化精准治疗
.
NGS与辅助生育技术结合造福患者
ICSI结合高通量测序阻断平衡易位遗传
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
Cars2-cas9突变斑马鱼GnRH3神经元迁移异常
Cars2 突变斑马鱼幼鱼：高死亡率
Cars2 基因影响斑马鱼嗅觉发育
3s
+H2O
6s
10s
12s
15s
18s
WT Cars2-cas9
+AA
+H2O
+AA
F2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
X 染色体Xp22.32区域连锁
KAL1基因146 G>T突变 (p. 49 Cys>Phe）
突变Anosmin-1不影响蛋白结构和功能
3D 结构 Anosmin-1 定位
Anosmin-1诱导NLT迁移
线粒体 tRNAcys基因(MT-tRNAcys) 5800位A>G突变
1/40低促相同线ห้องสมุดไป่ตู้体突变
男性不育的睾丸因素：NOA
I:1
I:2
II:1
II: 2
II: 3
II: 4
II: 5
II: 6
II: 7
II: 8
II: 9
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III:13
II:10
III:1
III:2
III:3 III:4
III:5
III:6 III:7
III:8 III:9
III:10 III:11 III:12
IV:1
芳香化酶表达水平
总结
线粒体功能 线粒体半胱氨酸途径 CARS2 KS家系 hCG
睾丸间 质细胞
MEK/ERK 途径
GnRH 神经元
p38途径 睾酮 迁移功能
临床意义
线粒体遗传
生精过程调控新 型分子机理研究 临床遗传咨询
哺乳动物中同样存在雄性细胞质不育现象，线粒体在精子发生过程中发挥重 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。
• 遗传因素：染色体异常、Y染色体微缺失、单基因突变 • 意义：-- 目前遗传学筛查检出率很低, 特发性男性不育 -- 遗传病因的确诊可避免不必要的药物和手术治疗 -- ICSI子代可能面临同样生殖异常的风险
特发性男性不育
生精调控基因
测男“芯”，解“男”题---首张男性不育基因筛查芯片
男“芯”似海
IV:2
IV:3
IV:4
IV:5
X连锁隐性遗传
连锁遗传分析和全外显子测序，TEX11一个新发突变
男性不育的睾丸因素：NOA
一个母系遗传的无精症家系，男性无精 或极度少精，女性生育正常
III：2为先证者
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。
B4c1b2单倍型可能与无精症发生的易感性有关