全外显子组测序在少弱畸形精子症患者中检测到ADGB新的致病性变异

摘要

目的 系统分析Androglobin基因（ADGB）在不育男性中的突变谱系，并探讨其与男性不育相关的基因型与表型之间的关联性，以明确ADGB在男性生殖功能中的关键作用。方法 本研究共招募781例被诊断为原发不育的中国男性，采用全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）联合Sanger测序技术，筛查并鉴定ADGB基因在不育男性中的潜在致病性突变。随后，使用MEGA11软件对ADGB的进化保守性进行生物信息学分析。采用Western blot检测患者精子中ADGB的表达。通过精液常规检测与改良巴氏染色法评估患者精子的运动能力与形态特征，并利用透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）观察其精子超微结构的异常情况。此外，采用实时荧光定量PCR检测小鼠不同组织及睾丸发育各阶段中Adgb mRNA的表达水平，同时结合免疫荧光染色方法，分析ADGB在不同发育阶段的人类与小鼠生殖细胞中的定位与表达分布。最后，基于STRING数据筛选与ADGB相关的蛋白，并通过免疫共沉淀验证。结果 在781例不育男性中，共鉴定出148个ADGB基因的突变位点。依据美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG）发布的变异分级指南，其中45个位点被判定为良性突变，1个位点为可能良性突变，96个位点被归类为意义不明确的变异，另有6个位点被评估为可能致病突变。其中两个可能致病突变（c.4859G>A和c.4981A>G）以复合杂合状态出现在1例患有特发性少弱畸精子症（oligoasthenoteratozoospermia, OAT）患者中。保守性分析结果提示，这两个突变位点可能破坏了ADGB基因在跨物种间保守的功能结构域，具有潜在致病性。Western blot实验发现患者精子中ADGB蛋白表达缺失。形态学分析显示，该患者精子存在明显的头部畸形（小头、锥形头）及尾部缺陷（短尾、锐角弯曲尾、卷尾、无尾）。TEM观察发现其精子表现出顶体缺失、线粒体鞘螺旋结构紊乱，以及轴丝“9+2”微管结构紊乱和部分缺失。同时，在人类和小鼠睾丸中ADGB均呈现青春期后高表达特征，并定位于生精细胞顶体和鞭毛。最后，免疫共沉淀实验验证TTC29和CFAP47是ADGB的互作蛋白。该例携带ADGB致病突变的患者可通过卵胞浆内单精子显微注射（intracytoplasmic sperm injection, ICSI）治疗，成功受孕。结论 本研究拓展了ADGB在男性不育症中的突变谱与表型谱，明确了ADGB在人类生育力维持中的生物学重要地位。

关键词

全外显子组测序 / 基因 / 男性不育症 / 鞭毛 / 顶体