Нормальное развитие гонад требует отлаженной организации каскада событий. Определение бипотенциальной гонады начинается с экспрессии sry и затем включает транскрипционный регулятор dmrt1, который работает как для активации, так и для подавления генов, способствуя формированию яичек и подавляя развития яичников. Критическая роль dmrt1 в раннем развитии гонад у млекопитающих хорошо установлена, как и причинная роль вариантов dmrt1 для мужского полового развития.
Позже варианты dmrt1 были также выявлены у мужчин с изолированным бесплодием при необъяснимой сперматогенной недостаточности, в основном азооспермии. Однако все предыдущие исследования, были сосредоточены на выявлении вариантов dmrt1 с последующей оценкой патогенности, в основном основанной на прогнозировании в компьютерной модели и редко подтверждаемой анализами. Это оставляет большинство вариантов с неопределенным (клиническим) значением и исключает окончательный диагноз. Определение истинной патогенной значимости идентифицированных вариантов требует функционального анализа in vitro.
Клинически мужское бесплодие диагностируется в соответствии рекомендациям ВОЗ путем оценки количества сперматозоидов, их концентрации, морфологии и подвижности. Наиболее тяжелой формой мужского бесплодия является азооспермия, которая характеризуется отсутствием сперматозоидов в эякуляте. По оценкам, на долю азооспермии приходится 10-15% случаев мужского бесплодия. Хотя считается, что азооспермия имеет в основном генетические причины, только у 20% мужчин подтверждают диагноз с помощью кариотипирования (например, синдром Клайнфельтера, 47, xxy) и тестирования на делецию фактора азооспермии y-хромосомы. В последние годы было идентифицировано все больше и больше генов, варианты которых являются моногенными причинами азооспермии (например, tex11, fancm, miap).
Было предложено проанализировать панель из 21 гена, увеличивающую диагностический результат на 4-6%, т.к. многие генетические причины тяжелой сперматогенной недостаточности остаются неясными. Одним из генов, варианты которого были связаны с мужским бесплодием, является doublesex и dmrt1.
Гетерозиготные делеции или другие варианты, приводящие к частичному нарушению функции dmrt1, приводят к различиям в половом развитии(dsd).
✅При dmrt1-ассоциированном xy-dsd субъекты с нормальными мужскими кариотипами демонстрируют частично или полностью феминизированные внутренние и внешние гениталии, что также приводит к бесплодию.
✅Так же был выявлен другой фенотип дефицита dmrt1 с интактными мужскими фенотипическими характеристиками, но изолированной сперматогенной недостаточностью, азооспермией и бесплодием.
❗До сих пор ни один вариант dmrt1, связанный с азооспермией, не был функционально проанализирован.
В этом исследовании проанализирована активность люциферазы с использованием 2 различных промоторов-мишеней dmrt1, выявлено 13 вариантов в dmrt1 с выраженным функциональным эффектом у 3 вариантов. Эти анализы не только помогут улучшить понимание биологических процессов, участвующих в развитии гонад, сперматогенезе и бесплодии, но также помогут уточнить неопределенные генетические / клинические диагнозы.
Всего было отобрано 1305 бесплодных мужчин, большинство из которых посещали центр репродуктивной медицины и андрологии университетской больницы Мюнстера или клинику урологии, детской урологии и андрологии университетской больницы Мюнстера. Из всех пациентов 1114 имели тяжелую сперматогенную недостаточность, но в остальном были здоровы, у остальных 191 пациентов были несвязанные фенотипы неполноценности (например, врожденная двусторонняя аплазия семявыносящих протоков или глобозооспермия). Другие хорошо известные причины бесплодия, такие как злокачественные заболевания, аномалии кариотипа и делеции фактора азооспермии, были исключены. В общей сложности 160 мужчин с интактным сперматогенезом или несвязанными фенотипами были включены в исследование в качестве контроля.
В этом исследовании описано 13 гетерозиготных вариантов миссенс- мутаций в dmrt1. У всех пациентов наблюдалась тяжелая сперматогенетическая недостаточность, т.е. крипто-азооспермия, с различными тестико-гистологическими фенотипами. У всех пациентов, кроме 1, были уменьшены объемы яичек и повышен уровень ФСГ в сыворотке крови, а у некоторых также был снижен уровень тестостерона.
Чтобы исключить другие причины бесплодия пациентов, данные экзома мужчин, несущих варианты dmrt1, были оценены на предмет потенциально причинных вариантов в других генах, о которых сообщалось в связи со сперматогенной недостаточностью.
Анализ 13 миссенс-вариантов dmrt1 позволил подтвердить патогенность 2 вариантов, ассоциированных с нарушением полового рахвития (p.(arg80ser) и p.(arg111gly)) и 1 варианта, ассоциированного с изолированным мужским бесплодием (p.(met115lys)).
Применение этих анализов в клинической практике будет иметь важное значение, особенно когда отсутствуют данные о семейной истории. Значительное влияние на активность люциферазы требует переклассификации факторов с неопределенно значимых на (вероятно) патогенные и, следовательно, выставляться как окончательная причина мужского бесплодия. Разработанные анализы будут полезны как для дальнейшего определения молекулярной роли dmrt1 и его вариантов, так и для клинической классификации вариантов для обеспечения точного диагноза.