摘要:Y染色體無精子癥因子(AZF)缺失檢測是診斷無精子癥和嚴(yán)重少精子癥的關(guān)鍵技術(shù)。作為2013年EAA/EMQN指南的修訂版,新版指南在回顧總結(jié)以往臨床相關(guān)進(jìn)展的基礎(chǔ)上,對舊版指南內(nèi)容進(jìn)行了大量更新,并對EAA/EMQN提供的外部質(zhì)量評估項目結(jié)果做出了反饋。基礎(chǔ)多重PCR檢測體系結(jié)合擴展性缺失分析,仍然是目前檢測和正確解釋AZF缺失的金標(biāo)準(zhǔn)。同時,對sY84引物序列進(jìn)行了更新,且對AZFa和AZFb缺失斷點的可互換邊界位點也進(jìn)行了改進(jìn)。具體而言,新版指南不再推薦sY83和sY143被用于擴展性缺失分析,而是將sY1064和sY1192作為首選位點。盡管目前有些國家AZF缺失檢測正在向注冊試劑盒化過渡,但應(yīng)注意的是,許多商業(yè)產(chǎn)品由于包含大量不必要位點而不被推薦使用。此外,目前這些可用產(chǎn)品都不符合用于擴展性缺失分析的新首選位點。AZFc區(qū)域gr/gr部分缺失是精子發(fā)生障礙人群特異性危險因素,也是睪丸生殖細(xì)胞腫瘤的易感因素。但這種缺失類型的檢測與否仍需由診斷實驗室和送檢臨床醫(yī)生自行決定。鑒于EMQN/EAA計劃運行22年的經(jīng)驗表明,參與計劃的實驗室基因型診斷錯誤率大幅下降,診斷報告質(zhì)量也極大改善,強烈鼓勵A(yù)ZF檢測實驗室每年參與該外部質(zhì)量控制計劃。
Y染色體無精子癥因子(azoospermia factor,AZF)缺失是導(dǎo)致男性不育的第二大遺傳因素,其發(fā)生率僅次于克氏綜合征。在普通人群中,約每4000名男性中就有1人存在Y染色體微缺失,而在不育男性中其發(fā)生率更高。不同實驗室AZF微缺失發(fā)生率為2%~10%(甚至更高),主要由研究人群組成差異導(dǎo)致。通常,接受外部機構(gòu)送檢的常規(guī)診斷實驗室在沒有控制患者選擇的情況下的發(fā)病率要低得多,通常低于2%。
已發(fā)表數(shù)據(jù)和質(zhì)量控制計劃都證實,不同實驗室采取的檢測方案差異,確實會導(dǎo)致不準(zhǔn)確或完全錯誤的診斷,表明檢測標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量控制的必要性。也因此,歐洲男科學(xué)會(EAA)和分子遺傳質(zhì)量協(xié)作網(wǎng)(EMQN CIC)聯(lián)合開始提供外部質(zhì)量評估(EQA)計劃,并定期發(fā)布Y染色體微缺失分子診斷的實驗室指南。
經(jīng)10年數(shù)據(jù)積累,本次EAA/EMQN關(guān)于Y染色體AZF微缺失分子診斷指南作出了大量更新,以更好服務(wù)于臨床。更新要點:
01 AZFa近端邊界位點sY83和sY1064不可互換,因為它們的結(jié)果取決于檢測到的AZFa完全缺失近端斷點的變化。重要的是,AZFa完全缺失可以與sY83(present)和sY1064(absent)兼容。因此,在強制擴展性缺失分析中只推薦sY1064,而不推薦sY83。
02 AZFb遠(yuǎn)端邊界位點sY143和sY1192不能互換,只有sY1192能夠區(qū)分AZFb完全和部分缺失(從而為TESE成功與否提供可靠預(yù)后)。因此,在強制擴展性缺失分析中只推薦sY1192,而不推薦sY143。
03 對sY84的正向引物和反向引物序列進(jìn)行了更新,以避免正向引物錯配,同時反向引物兼容亞洲人群的SNP。
04 AZFb缺失斷點的可變性可導(dǎo)致大量AZFb和AZFbc完全缺失中sY1224近端邊界位點的保留。盡管這種變異的表型尚不清楚,但建議優(yōu)先使用sY121,再使用sY1224(如果sY121缺失)。
05 據(jù)目前所知,擴展性缺失分析中首選位點的變化與目前市面上任何AZF缺失分子診斷試劑盒都不完全兼容。
一、Y染色體微缺失遺傳學(xué)檢測的適應(yīng)癥
AZF缺失檢測的精液評估閾值尚未達(dá)成共識。精子濃度<2×106/mL的無精癥或嚴(yán)重少精癥患者一般能夠發(fā)現(xiàn)臨床相關(guān)的缺失,而精子濃度在2~5×106/mL之間的不育患者很少有此發(fā)現(xiàn)。2010版《WHO人類精液檢查和處理實驗室手冊》將生精指標(biāo)改為精子總數(shù),歐洲臨床指南現(xiàn)今仍然將AZF缺失檢測的精子總數(shù)閾值設(shè)定為<500萬精子/mL;然而,在精子濃度>1×106/mL的男性中,該檢測的成本效益受到質(zhì)疑。但無論如何,一致建議對無精子癥男性進(jìn)行Y染色體缺失篩查,因為它不僅可以提供病因診斷,而且可以對TESE的成功率進(jìn)行可靠估計。
圖1為本指南建議的分析步驟流程圖,分為基礎(chǔ)檢測體系和擴展性檢測體系。常規(guī)臨床參數(shù),如激素水平、睪丸體積、精索靜脈曲張、睪丸發(fā)育不良、感染等,沒有任何預(yù)測價值。通常,染色體異常(46,XY/45,X核型除外)、梗阻性無精子癥(除非FSH高于正常限值)或促性腺功能減退癥患者不需要進(jìn)行Y染色體分子分析。然而,在非特發(fā)性不育男性中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多缺失攜帶者,即患有睪丸腫瘤、附睪閉塞、睪丸炎、精索靜脈曲張或化療/放療后的患者。因此,任何伴有無精子癥或嚴(yán)重少精癥的診斷都應(yīng)該是AZF檢測的指征。例如,對屬于上述精液類別的男性,在精索靜脈曲張切除術(shù)前進(jìn)行AZF篩查很重要,因為缺失攜帶者很可能不會從手術(shù)中受益。Klinefelter患者檢測Y染色體缺失的臨床實用性尚未確定。
圖1(A)AZF基礎(chǔ)檢測體系及診斷流程
圖1(B)AZF擴展性缺失檢測體系及診斷流程
二、Y染色體男性特異性區(qū)域結(jié)構(gòu)
Y染色體男性特異性區(qū)域(MSY)參考序列包含156個轉(zhuǎn)錄單位(其中包括78個蛋白質(zhì)編碼基因,編碼27種不同的蛋白質(zhì)),分為三種類型:X-退化區(qū)(X-degenerate;來自染色體祖先狀態(tài)的單拷貝基因或假基因)、X-換位區(qū)(X-transposed;從X染色體獲得,與相應(yīng)的X區(qū)域99%同源)以及擴增區(qū)(ampliconic)。其中,后者對應(yīng)于重復(fù)區(qū),分為多個家族類型,每個重復(fù)區(qū)在家族內(nèi)重復(fù)之間共享幾乎完全(>99.9%)的同一性。擴增區(qū)包含9個睪丸特異性或富集表達(dá)的蛋白質(zhì)編碼基因家族。最初,這些家族估計至少有60個編碼基因,現(xiàn)在這個數(shù)字已經(jīng)增加到超過100個。由于擴增區(qū)的高度重復(fù)性,既可以進(jìn)行基因轉(zhuǎn)換,也可以進(jìn)行非等位基因(染色體內(nèi))同源重組(NAHR)。擴增子可以沿著MSY以有序的方式排列,從而形成回文:在MSY的相當(dāng)長范圍內(nèi)延伸的不同擴增子重復(fù)的鏡像塊。擴增子(和回文)組織增強了結(jié)構(gòu)變異的產(chǎn)生,如缺失、重復(fù)和倒位。普遍認(rèn)為,NAHR是產(chǎn)生AZF完全缺失的主要驅(qū)動力。這些交換發(fā)生在具有相同反向高度同源重復(fù)序列之間,導(dǎo)致它們之間遺傳物質(zhì)的丟失(以及姐妹染色單體中的相互重復(fù))。考慮到MSY的高度重復(fù)性體系結(jié)構(gòu),已經(jīng)確定了許多不同的MSY重排。只有明確確定與男性不育相關(guān)的才是本指南的重點。
三、Y染色體缺失類型及其分子機制
圖2 Y染色體示意圖和臨床相關(guān)微缺失模式
本指南依舊沿用經(jīng)典Y染色體微缺失區(qū)域的定義模式,分為:AZFa區(qū)缺失、AZFb區(qū)缺失、AZFbc區(qū)缺失和AZFc區(qū)缺失。
AZFa區(qū)域:長792kb,包含單拷貝基因USP9Y(原DFFRY)和DDX3Y(原DBY)。第三個基因,UTY,功能未知,定位于該區(qū)遠(yuǎn)端。AZFa完全缺失的起源可追溯到HERVyq1和HERVyq2逆轉(zhuǎn)錄病毒序列中同向的相同序列塊之間的NAHR。重組可發(fā)生在這些逆轉(zhuǎn)錄病毒序列(ID1和ID2)中兩個相同序列塊中的一個,導(dǎo)致至少兩種略有不同的缺失模式。無論如何,AZFa完全缺失都丟失了約792kb,包含USP9Y和DDX3Y缺失。
AZFb和AZFc這兩個區(qū)域共包含24個不同的基因,其中大多數(shù)存在于多個拷貝中。AZFb完全缺失刪除了6.2Mb(包括32個轉(zhuǎn)錄單位),并且是由P5/近端P1回文之間的NAHR引起。因此,AZFb完全缺失也可以稱為P5/近端P1缺失。AZFc區(qū)包括12個基因,每個基因以可變拷貝數(shù)存在,總共32個轉(zhuǎn)錄單元。AZFc完全缺失去除3.5Mb(共21個轉(zhuǎn)錄單元,其中10個被認(rèn)為是蛋白質(zhì)編碼),并分別源自回文P3和P1中b2和b4擴增子之間的NAHR。類似于AZFb缺失,AZFc完全缺失也可以基于NAHR事件的干預(yù)靶點(即b2/b4缺失)來參考。
AZFb和AZFc區(qū)域的異常重復(fù)增加了額外重排的發(fā)生,這些重排也可能與它們對精子發(fā)生的影響有關(guān)。一些對應(yīng)于幾乎全部去除AZFb和AZFc區(qū)域的缺失模式。這些AZFbc缺失是通過兩種主要機制發(fā)生的,涉及P5/遠(yuǎn)端P1之間(7.7Mb,丟失42個轉(zhuǎn)錄單位)或P4/遠(yuǎn)端P1之間(7.0Mb,失去38個轉(zhuǎn)錄單位)的NAHR。此外,AZFc區(qū)域內(nèi)較少的缺失(部分缺失)也會限制精子發(fā)生,這些是本指南重點。
綜上所述,以下復(fù)發(fā)性Y染色體完全微缺失具有臨床相關(guān)性,是無精子癥或嚴(yán)重少精癥男性生精障礙的原因(圖2):
—AZFa
—AZFb(P5/近端P1)
—AZFc(b2/b4)
—AZFbc(P5/遠(yuǎn)端P1或P4/遠(yuǎn)端P1)
最常見的完全缺失類型是AZFc缺失(70%-80%),其次是AZFa缺失(0.5%-9%)、AZFb缺失(1%-7%)和AZFbc缺失(1%-20%)。AZFabc缺失最有可能與異常核型有關(guān),如46,XX男性或iso(Y)。
四、AZF完全缺失的基因型-表型相關(guān)性
AZF缺失與生精失敗特異性相關(guān)。盡管已經(jīng)報道了一些罕見的AZFc完全缺失自然傳播病例,但它們主要反映了這樣一個事實,即在特殊條件下,精子數(shù)量非常低的男性可以進(jìn)行自然受精。因此,將Y缺失視為無精子/少精子癥的原因而不是“不育”的原因更為合適。AZF缺失檢測具有預(yù)后價值,并可能影響治療選擇。應(yīng)為所有符合TESE結(jié)合卵胞漿內(nèi)單精子注射(TESE-ICSI)條件的無精子癥患者提供缺失篩查。
AZFa區(qū)域完全缺失導(dǎo)致唯支持細(xì)胞綜合征(SCO)睪丸表型和無精子癥。AZFa區(qū)域完全缺失表明TESE-ICSI幾乎不可能取到睪丸精子。
AZFb和AZFbc區(qū)域(P5/近端P1、P5/遠(yuǎn)端P1、P4/遠(yuǎn)端P1)完全缺失與無精子癥有關(guān),大約一半的男性具有SCO睪丸表型,另一半表現(xiàn)為生精性阻滯(通常具有正常的FSH和正常的睪丸體積),從而阻止男性配子的成功產(chǎn)生。與AZFa完全缺失類似,AZFb完全缺失的男性也幾乎不可能通過TESE獲得精子。然而,罕見的非典型AZFb或AZFbc缺失也可嘗試?yán)肨ESE進(jìn)行取精,這種缺失特征為P4回文的近端斷點(而不是P5)。事實上,在P4處具有近端斷點的較小缺失可能與額外的AZFb基因拷貝的保留有關(guān),如XKRY、CDY2和HSFY,因此導(dǎo)致了TESE陽性結(jié)果的可能。同樣,通過保留遠(yuǎn)端sY1192位點(擴展性缺失分析的一部分)確定的部分AZFb缺失也可以與殘余精子兼容。強調(diào)區(qū)分完全(P5/近端P1)和部分AZFb缺失的重要性。考慮到以上情況,新版指南建議在強制擴展性缺失分析步驟中,確定AZFb缺失的遠(yuǎn)端斷點時,將sY1192作為首選位點,而不是sY143。需要強調(diào)的是,不僅遠(yuǎn)端斷點,近端斷點也可以區(qū)分TESE陰性和TESE陽性患者。因此,執(zhí)行擴展性缺失分析是最重要的,因為該信息將最終確定是否應(yīng)該嘗試TESE。只有完整的檢測結(jié)果(包括基礎(chǔ)和擴展性缺失位點)才能對AZFb缺失男性的生殖選擇提供必要見解。在sY1192陰性P5/近端P1缺失的情況下,不建議使用TESE,因為提取到精子的機會非常低/幾乎為零。然而,應(yīng)該注意的是,可能由于遺傳背景效應(yīng),sY1192陰性的AZFb和AZFbc缺失與完全精子發(fā)生相兼容的情況雖極為罕見,但也有發(fā)生。
AZFc完全缺失(b2/b4)與無精子癥或嚴(yán)重少精子癥有關(guān),對精子發(fā)生有強烈的有害影響。但與AZFa和AZFb相反,AZFc完全缺失也有可能有殘留精子發(fā)生。多項研究表明,與這種缺失類型相關(guān)的生精損傷表型會隨著時間的推移而加重,但也有研究未能復(fù)現(xiàn)這種影響。AZFc完全缺失患者通過TESE獲得精子的幾率平均約為50%,但差異很大(從15%到71%),一方面是患者自身生物學(xué)上的差異,另一方面也說明了TESE技術(shù)方面的差異。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù),外周血中45%以上的X細(xì)胞系可被認(rèn)為是精子發(fā)生的負(fù)面預(yù)測因素。
五、遺傳咨詢
5.1 遺傳咨詢
遺傳咨詢是強制性環(huán)節(jié),以向患者提供有關(guān)妊娠精子發(fā)生受損男性后代風(fēng)險的相關(guān)信息。
AZFc缺失以及AZFa和AZFb部分缺失,因為其可遺傳性,需要對其男性家庭成員進(jìn)行遺傳咨詢。
AZFa、AZFb和AZFabc的完全缺失通常沒有精子產(chǎn)生,因此不建議進(jìn)行家族篩查,也不應(yīng)在報告中提及。
非終端AZFbc缺失通常與非參考Y染色體相關(guān),在一些非典型缺失病例中,盡管生精功能嚴(yán)重受損,但仍可能有精子發(fā)生。這類缺失將強制性地傳遞給其男性后代,因此,患者應(yīng)被告知妊娠精子發(fā)生受損男性后代的風(fēng)險。
5.2 生殖策略
如果精液或睪丸中存在精子,AZF缺失患者可以自然受孕(在一些極罕見的AZFc完全缺失的病例中)或通過MAR受孕。AZFc完全缺失患者行ICSI的研究已有報道,個別研究發(fā)現(xiàn)缺失對關(guān)鍵MAR參數(shù)有負(fù)面影響,如受精率、胚胎質(zhì)量和活產(chǎn)率下降,但大多數(shù)研究沒有發(fā)現(xiàn)AZFc完全缺失與未缺失男性在受精率和妊娠率方面存在任何顯著差異。因此,這種缺失是否對MAR結(jié)果有任何顯著影響仍然是一個有爭議的問題。近期一項基于12項研究的薈萃分析表明,與沒有遺傳異常的患者(使用精液精子或睪丸精子)相比,缺失患者除受精率顯著下降外,其他生殖結(jié)果(如胚胎質(zhì)量、臨床妊娠率、流產(chǎn)率和活產(chǎn)率)都沒有變化。
Y染色體微缺失的傳播對后代健康的潛在影響是一個激烈爭論的問題。雖然父親的缺失必然會遺傳給男性后代,從而導(dǎo)致子代精子發(fā)生受損,但由于不同的遺傳背景和不同環(huán)境因素對生殖功能的影響,確切的睪丸表型無法預(yù)測。據(jù)報道,受Yq微缺失影響的父親經(jīng)ICSI所生嬰兒的數(shù)量仍然相對較低,只有268例有充分記錄。這些兒童中,除了一名在出生時患有肺動脈閉鎖和右心室發(fā)育不全以及一名患有非特定“嚴(yán)重畸形”外,表型似乎都正常;而這兩名兒童的父親都攜帶AZFc缺失。人們對后代患特納綜合征(45,X)的潛在風(fēng)險以及與性染色體嵌合體相關(guān)的其他表型異常(包括生殖器模糊)表示擔(dān)憂。關(guān)于患有Y微缺失的男性和具有嵌合46,XY/45,X染色體核型和/或Turner患者數(shù)據(jù)表明,一些Yq微缺失可能與整體Y染色體不穩(wěn)定有關(guān),這可能導(dǎo)致45,X細(xì)胞系的形成。在268例報告的Yq缺失父親所生的ICSI嬰兒中,沒有觀察到生殖器模糊或特納綜合征。
兩篇論文報道了對來自Y染色體缺失攜帶者的胚胎進(jìn)行植入前遺傳診斷,并提供了胚胎非整倍體率的數(shù)據(jù)。其中一項研究沒有發(fā)現(xiàn)性染色體異常,而另一項研究發(fā)現(xiàn)了更高比例的X單體胚胎。建議在與患者討論染色體異常的風(fēng)險時要謹(jǐn)慎。此外,由于攜帶45,X染色體核型的胚胎有很高的自然流產(chǎn)風(fēng)險,Yq缺失男性伴侶流產(chǎn)率可能更高。然而,這種可能性還有待正式檢驗。
沒有證據(jù)表明AZFc完全缺失與后代的智力、心理或運動發(fā)育障礙有關(guān)。位于假常染色體區(qū)(PAR)的SHOX(矮小同源盒)基因的單倍體充足性的假定關(guān)聯(lián)在更大的多中心研究中沒有被復(fù)現(xiàn),也沒有在智利人群的獨立研究中發(fā)現(xiàn)。后者僅在等臂染色體Yp和/或Y缺對相關(guān)的終端AZFbc缺失患者中發(fā)現(xiàn)了PAR異常。這項研究還報道了7名AZFbc終端缺失和核型異?;颊咧械?名出現(xiàn)神經(jīng)障礙。值得注意的是,這一發(fā)現(xiàn)在更大的隊列中的驗證仍有待確定。
總之,Y染色體微缺失的分子診斷指征是基于嚴(yán)重生精量減少,強烈建議無精子癥和嚴(yán)重少精癥患者進(jìn)行檢測。然而,需要AZF缺失檢測的嚴(yán)重少精癥的閾值(1×106/mL至5×106/mL精子濃度范圍內(nèi))仍存在爭議(見上文)。AZF檢測對精子提取具有預(yù)后價值,如果在精液或睪丸活檢中發(fā)現(xiàn)精子,則缺失將傳遞給男性后代。雖然數(shù)據(jù)存在異質(zhì)性,但最新薈萃分析表明,除受精率外,Y染色體重排不會顯著影響MAR結(jié)果。盡管在過去10年間,父親Y染色體缺失所生嬰兒的數(shù)量進(jìn)一步增加,但仍然沒有關(guān)于特納綜合征、生殖器模糊或其他染色體異常的確切風(fēng)險的明確信息。顯然,有必要針對Yq缺失的男性及其潛在后代制定強有力的后續(xù)計劃。AZFc完全缺失和AZFb或AZFa部分缺失時,應(yīng)在實驗室報告中要求對該家族的男性成員進(jìn)行分析。此外,AZFc完全缺失或Yq終端缺失時,建議進(jìn)行廣泛的核型分析(計數(shù)100個中期),以排除與結(jié)構(gòu)異常的Y染色體相關(guān)的46,XY/45,X嵌合體。
六、AZF部分缺失
6.1 AZFa區(qū)域基因特異性缺失
盡管一些研究發(fā)現(xiàn)單個AZF基因缺失的發(fā)生頻率非常高,但這些數(shù)據(jù)與一項包含2000多名患者的大樣本研究結(jié)果大相徑庭。所有已確認(rèn)的AZF基因特異性缺失(具有明確的斷點)均位于AZFa區(qū),其中5個特異性缺失部分或完全影響USP9Y基因。基因特異性缺失均不是由NAHR引起的,其特異性導(dǎo)致此類事件極為罕見,而且AZFa部分缺失的相關(guān)表型異質(zhì)性很大,從無精子癥到正常精子癥都可能發(fā)生,提示USP9Y是精子發(fā)生過程中的精細(xì)調(diào)節(jié)因子,而并不是決定性因子。此外,DDX3Y的功能缺失變異是無精子癥的病因,該基因也是AZFa區(qū)域的關(guān)鍵生精因子。
6.2 AZFc部分缺失——gr/gr缺失及其臨床意義
AZFc區(qū)域特別容易受到NAHR事件的影響,從而可能導(dǎo)致部分缺失和重復(fù)。其中,gr/gr缺失是被研究得較為廣泛的一種,該缺失可以造成AZFc區(qū)域近一半的基因丟失(具有生殖細(xì)胞獨有或顯性表達(dá)的基因)。gr/gr缺失的表型高度可變,從無精癥到正常精子量表現(xiàn)不一,對生精的影響依然存在爭議。且該缺失表型具有群體依賴性以及可能是TGCT的誘發(fā)因素,并可能在子代中擴展為AZFc區(qū)的完全缺失。因此,gr/gr缺失是精子生成障礙遺傳分析風(fēng)險因素的一個特例,其是否作為常規(guī)檢測尚未達(dá)成共識,需由診斷實驗室和送檢臨床醫(yī)生自行決定。
6.3 診斷指南
檢測AZF缺失的首選方法是對Y染色體的選定區(qū)域進(jìn)行PCR擴增。已有研究表明,與定位于非編碼區(qū)的有效位點相比,使用基因特異性序列位點(STS)并沒有提高臨床相關(guān)微缺失的檢測率。因此,從臨床角度來看,所選位點是擴增匿名區(qū)域還是擴增特定的MSY基因基本上并不重要。真正至關(guān)重要的是,所選擇位點能夠顯示出一致的微缺失模式。
6.3.1 AZFa缺失檢測
AZFa區(qū)域的分子檢測使用兩個STS標(biāo)記:sY84和sY86。兩者都位于USP9Y和DDX3Y基因上游。根據(jù)缺失的致病機制和現(xiàn)有數(shù)據(jù),sY84和sY86同時缺失時,并不是100%的AZFa完全缺失,但其概率是非常高的,有可能(盡管很少)兩個位點都缺失而不影響AZFa的兩個基因,或只有USP9Y基因受到影響。因此,AZFa缺失檢測需要進(jìn)行強制性的擴展性缺失分析,包括近端邊界sY82(present)/sY1064(absent)以及遠(yuǎn)端邊界sY1065或sY1182(absent)/sY88(present)。近期數(shù)據(jù)表明,相當(dāng)一部分AZFa完全缺失病例中,近端斷點標(biāo)記sY83(既往版本作為sY1064的等效選項)仍然存在。因此,為了避免將AZFa完全缺失誤診為部分缺失,強烈建議在擴展性缺失分析中使用sY1064而不是sY83(或者至少應(yīng)該檢測sY1064,以證實在sY83陽性病例中確實是完全缺失)。這兩個AZFa基因位于AZFa區(qū)域更遠(yuǎn)端,因此檢測推薦遠(yuǎn)端AZFa位點與TESE預(yù)后非常相關(guān),且近端斷點的確切位置(sY83存在或不存在)實際上并不影響對缺失的臨床解釋。如果只發(fā)現(xiàn)sY84或sY86缺失(排除擴增失?。瑒t應(yīng)對AZFa區(qū)域進(jìn)行更詳細(xì)的研究。然而,這一事件目前被認(rèn)為是非常罕見的。
6.3.2 AZFb缺失檢測
sY127和sY134分別位于AZFb區(qū)域的中端和遠(yuǎn)端。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù),絕大多數(shù)情況下,兩個位點缺失即可表明AZFb區(qū)域完全缺失。但為了明確TESE的預(yù)后,需要使用額外位點進(jìn)行強制擴展性缺失分析,所選用位點包括:近端邊界的sY105(present)、sY121/sY1224(absent),以及遠(yuǎn)端邊界的sY1192(absent)和sY153(present)。需要注意的是,以前版本認(rèn)為sY143或sY1192是可以等效的,但最近數(shù)據(jù)表明,sY1192(而不是sY143)對TESE預(yù)后有價值。此外,近期數(shù)據(jù)還表明,以前版本中推薦的sY1224(相當(dāng)于sY121)在相當(dāng)數(shù)量的AZFb和AZFbc完全缺失患者中仍然存在。盡管這種變異的表型仍有待表征,但強烈鼓勵使用位點sY121和sY1224(當(dāng)sY121不存在時)。再次重申之前的建議,即反對檢測位點sY114和sY152(仍包含在一些商業(yè)試劑盒中),因為它們定位于染色體上多個基因組區(qū)域中。特別地,sY152定位于DAZ基因,類似于sY255和sY254。在這方面,再次強調(diào),根據(jù)sY152的假設(shè)缺失定義的所謂“AZFd”區(qū)域并不存在。盡管一些商業(yè)試劑盒仍然包含這個假定區(qū)域,但強烈建議不要使用此類產(chǎn)品。
6.3.3 AZFc缺失檢測
位點sY254和sY255是DAZ基因的特異性標(biāo)記位點,DAZ基因在Y染色體序列中以四個拷貝的形式存在,排列在兩個簇中。當(dāng)sY254和sY255同時缺失時,即可診斷AZFc區(qū)完全缺失。基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明,這兩個位點中單一位點的缺失是極不可能的,提示方法學(xué)錯誤。強制擴展性缺失分析使用異染色質(zhì)位點sY160區(qū)分完全AZFc缺失(b2/b4缺失模式,sY160存在)和終端缺失(sY1160缺失)。終端缺失以及b2/b4缺失可能與嵌合核型(46,XY/45,X)有關(guān),因此,出于TESE預(yù)后原因,也應(yīng)要求進(jìn)行核型分析。
如果實驗室決定檢測gr/gr部分AZFc缺失,可以通過使用兩個位點來實現(xiàn):sY1291和sY1191;位點sY1291缺失和sY1191存在即可進(jìn)行判斷。值得注意的是,一項多中心研究中檢測到5%的假缺失率,強調(diào)了優(yōu)化PCR條件和額外驗證步驟的重要性。建議對亞洲患者進(jìn)行Y單倍群分析,以排除不太可能影響精子發(fā)生的Y譜系固定缺失。
6.3.4 檢測AZFbc缺失
sY127、sY134、sY254和sY255四個位點全部缺失提示AZFb和AZFc區(qū)域均完全缺失。更特異性的位點sY116可以用于確定AZFbc的缺失模式,如P4/P1遠(yuǎn)端缺失,sY116存在,或P5/P1遠(yuǎn)端缺失時sY116也缺失,該定義具有臨床預(yù)后價值。強烈建議AZFbc缺失時進(jìn)行異染色質(zhì)位點sY160檢測,以確定是否存在終端缺失。
6.4 PCR反應(yīng)體系的建立:內(nèi)部質(zhì)量控制和推薦位點
臨床診斷中,基因組DNA的PCR擴增需要嚴(yán)格遵守良好的實驗室規(guī)范和質(zhì)量控制的基本原則,檢測時必須平行檢測陽性和陰性對照。AZF缺失檢測時,應(yīng)同步檢測陽性和陰性對照,即一個精子發(fā)生正常的男性樣本和一個女性樣本。此外,需加入空白對照——水樣(只是用水代替模板DNA,包含除模版DNA外所有成分的PCR反應(yīng))。每一組PCR反應(yīng)都至少采用兩管或更好的多重PCR進(jìn)行。SRY基因是男性性別決定基因,位于Y染色體短臂,作為內(nèi)對照,SRY基因可以在ZFY基因丟失時證明Y染色體特征序列的存在(比如:在XX男性中)。AZF診斷中另一個重要內(nèi)對照是ZFX/ZFY基因,ZFX/ZFY檢測不僅與女性對照DNA相關(guān),而且與SRY陰性的46,XX男性相關(guān),是唯一的陽性標(biāo)記。
原則上,在每個AZF區(qū)域中僅分析一個非多態(tài)性STS位點,就足以確定AZFa、AZFb或AZFc中是否存在缺失。然而,任何一個已知缺失區(qū)域都包括多個STS位點,分析每個區(qū)域中的2個STS位點可以提高診斷的準(zhǔn)確性。因此,在檢測的第一步(基礎(chǔ)檢測分析)中,每個AZF區(qū)域中至少應(yīng)分析2個STS位點?;诒姸鄬嶒炇医?jīng)驗,外部質(zhì)量控制結(jié)果,并考慮到多重PCR擴增的形式,以前版本指南中推薦的STS引物的首選仍然有效。這些引物包括:
AZFa:sY84*;sY86
AZFb:sY127;sY134
AZFc:sY254,sY255(均在DAZ基因中)
*更新了sY84-F和sY84-R的序列。根據(jù)最新測序數(shù)據(jù),sY84-F引物序列中間位置存在錯配,新指南對引物序列進(jìn)行了修正。關(guān)于sY84-R,在亞洲人群中檢測到引物序列第5核苷酸位置存在一個基因多態(tài)性SNP(rs72609647)。因此,如果該來源的樣本擴增失敗,應(yīng)檢測sY84的替代引物和/或sY84的替代鄰近位點。
對于強制擴展性缺失分析,推薦的引物為:
AZFa:近端斷點:sY82和sY1064;遠(yuǎn)端斷點:sY1065(或sY1182)和sY88
AZFb:近端斷點:sY105和sY121/sY1224;遠(yuǎn)端斷點:sY1192和sY153
AZ1Fc:sY160
總之,這兩種引物組的使用足以用于常規(guī)診斷,能夠檢測幾乎所有臨床相關(guān)的AZF缺失以及文獻(xiàn)中報道的95%以上的缺失,同時為TESE提供足夠的預(yù)后價值。強烈鼓勵所有實驗室采用這些位點,便于實驗室質(zhì)量控制,并將檢測差異降至最低。
6.5 檢測結(jié)果及重復(fù)檢測結(jié)果解釋
指南建議的方案都經(jīng)過認(rèn)真設(shè)計和優(yōu)化,采用兩管多重PCR反應(yīng),每管多重PCR反應(yīng)體系中都包括每個區(qū)域的一個位點。因此,當(dāng)樣本中發(fā)生完全缺失時,兩管PCR反應(yīng)都應(yīng)顯示該區(qū)域特異性位點缺失。雖然如果相關(guān)區(qū)域僅一個位點缺失,AZFa和AZFb區(qū)域的部分缺失是可能的,但僅sY254或sY255(AZFc/DAZ)的選擇性單個位點缺失通常被視為方法學(xué)錯誤。如果只有一個AZFa或AZFb位點缺失,則首先必須仔細(xì)求證該缺失情況,然后對整個區(qū)域進(jìn)行更詳細(xì)的研究。如果AZFabc缺失(所有8個Yq位點都缺失),則對照位點(SRY和ZFX/ZFY)的解釋非常重要,以排除技術(shù)問題。
每個實驗室應(yīng)根據(jù)可用的設(shè)備和試劑(如PCR儀和DNA聚合酶的類型)以及DNA質(zhì)量/數(shù)量/來源,仔細(xì)優(yōu)化PCR反應(yīng)條件。如果結(jié)果不明確和/或懷疑存在技術(shù)故障,則應(yīng)重復(fù)進(jìn)行多重反應(yīng)。如果多重反應(yīng)對特定的DNA樣本不起作用,則可以在單管反應(yīng)中運行引物組。如果兩個多重PCR的結(jié)果一致支持缺失,則該缺失被確認(rèn)。如果兩個多重PCR檢測的結(jié)果不一致,則應(yīng)在單管PCR中重復(fù)整套引物。單管PCR不易發(fā)生擴增失敗,強烈建議在較低的退火溫度下重復(fù)反應(yīng)。為避免擴增失敗,應(yīng)極力避免相同引物的重復(fù)凍融。關(guān)于反應(yīng)重復(fù)次數(shù),沒有一般性建議,應(yīng)直到結(jié)果清晰和可重復(fù)(良好的實驗室建議)。
七、遺傳學(xué)檢測結(jié)果報告
報告應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化格式編寫,并應(yīng)對非專業(yè)人員清晰友好。一般來說,報告必須清楚、簡明、準(zhǔn)確和易于解釋,不可以接受手寫的報告。報告必須包括以下一般信息:
送檢患者的醫(yī)生身份
檢測和出具報告實驗室的清晰和完整的身份識別(包括唯一的實驗室編號/識別號碼)
標(biāo)題
送檢和報告日期
患者信息:完整姓名、姓氏、出生日期和生理性別
樣本類型(如血液、口腔涂片等)
非專業(yè)人員可以理解的書面解釋和結(jié)論
(至少)兩名獨立評估人員的簽名(包括他們的職責(zé))
頁碼
如果報告超過一頁,頁碼應(yīng)該清晰(如第X頁/共Y頁),每頁都應(yīng)有患者身份標(biāo)識
還必須包括以下具體信息:
以某種形式重述送檢的原因(如,對Y染色體微缺失的診斷)和適應(yīng)癥(如,無精子癥、ICSI準(zhǔn)備、pre-TESE等)。
所用方法(如多重PCR擴增),包括檢測方法的局限性;如果使用了市售的試劑盒,則必須披露其名稱、制造商和批號。
如果檢測/分析外包給外部實驗室或公司,必須清楚地說明這些信息。
分析結(jié)果:必須報告被檢測位點的結(jié)果。最好利用表格列出所有支持解釋的STS位點結(jié)果(注意:如果使用了包含大量位點的試劑盒,建議在報告中只列出與解釋相關(guān)的位點結(jié)果)。避免使用+和-,這可能會造成誤解,用單詞代替(例如,present/absent,或類似的)。
7.1 Y微缺失檢測的替代方法
自1999年第一份指南發(fā)表以來,已經(jīng)開發(fā)了多種評估Y染色體缺失的替代方法。此外,還提供了各種商業(yè)試劑盒。然而,這些往往包含不必要的大量位點,并由此混淆分析,最終導(dǎo)致“假性”缺失的診斷結(jié)果,尤其是在DNA質(zhì)量和/或PCR條件不理想的情況下。此外,大多數(shù)試劑盒不能通過單管PCR對疑似缺失進(jìn)行驗證?;诨蛱禺愋晕稽c的多重PCR方法允許檢測孤立的基因特異性缺失,但這些缺失的臨床意義極端罕見和不明確,阻礙了其在常規(guī)診斷中的應(yīng)用。此外,這些試劑盒中包含基因特異性位點,需對結(jié)果進(jìn)行特別仔細(xì)的解釋,并在可能的情況下驗證可疑的單基因缺失。
已公布的替代方法,部分基于指南,部分則沒有,主要包括毛細(xì)管電泳、real-time PCR、MLPA、aCGH或下一代測序(NGS)。real-time PCR的優(yōu)點是相對快速,不涉及凝膠電泳,但所需的設(shè)備比標(biāo)準(zhǔn)方法更不容易獲得。AZF區(qū)域的特殊結(jié)構(gòu)及其在不同人群中的顯著差異對廣泛實施基于NGS的方法提出了重大挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)可能導(dǎo)致診斷錯誤,并強烈建議在沒有適當(dāng)驗證和Y染色體分析的廣泛專業(yè)知識的診斷條件下考慮使用基于NGS的方法時要謹(jǐn)慎。隨著這項技術(shù)的可用性和正確實施變得越來越普遍,它可能會帶來新的、更全面的檢測,從而進(jìn)一步提高無精子癥男性的診斷率。
總之,在以前版本的指南中建立的兩步多重PCR仍然是進(jìn)行Y染色體缺失檢測的最具成本效益、可重復(fù)性和最容易獲得的方法。如果實驗室決定建立替代方法,則需要在適當(dāng)數(shù)量的樣本上驗證新方法,包括陽性和陰性對照,以評估檢測的特異性和敏感性。無論何時采用替代方法,報告都應(yīng)明確包括所使用的確切實驗設(shè)計,而不是將其稱為“根據(jù)指南”。后者僅適用于本文所述的兩步多重PCR+強制擴展性缺失分析。
八、EAA/EMQN外部質(zhì)量評估22年經(jīng)驗
強烈建議進(jìn)行AZF檢測的實驗室加入年度“EQA計劃”。該計劃每年向參與實驗室分發(fā)三份具有模擬臨床病例特征的、經(jīng)驗證的DNA樣本,處理方式與患者樣本的處理方法完全相同,包括報告。實驗室結(jié)果由至少兩名獨立評審員進(jìn)行評估。從2000年至2012年,參與該計劃的實驗室數(shù)量幾乎增加了兩倍,從57個增加到148個(圖3A),這一數(shù)字在過去10年中一直保持穩(wěn)定。診斷錯誤率也急劇下降,從該項目開始前5年的近8%下降到目前的1%-2%(圖3B)。參與評估的診斷報告質(zhì)量和結(jié)果解釋顯著提高,在過去4年中,超過70%的分析報告獲得滿分。值得注意的是,不必要的大量位點檢測——通常是商用試劑盒的一部分——仍然是解釋錯誤的主要來源??傊@一既定的EAA/EMQN AZF方案已經(jīng)證明,它是提高參與實驗室績效的一個有價值的工具,建議進(jìn)行AZF檢測的實驗室都加入該年度計劃。
圖3 EAA/EMQN外部質(zhì)量控制方案在評估實驗室績效方面的22年經(jīng)驗結(jié)果
參考文獻(xiàn):
[1] Krausz C, Navarro-Costa P, Wilke M, Tüttelmann F. EAA/EMQN best practice guidelines for molecular diagnosis of Y-chromosomal microdeletions: State of the art 2023. Andrology. 2023;1-18. https://doi.org/10.1111/andr.13514