【佳学基因检测】男性生殖基因检测标准与专家共识
不孕不育已成为一个全球性的社会问题，影响 着全世界约10% 的育龄夫妇，其中男性不育约占 50%［1］。遗传学异常是男性不育的重要病因之一， 涉及多种疾病，例如由于染色体异常或基因变异导致的非梗阻性无精子症可高达 25%［2］，并且随着二代测序( next generation sequencing，NGS) 技术开始应用于男性生殖领域，且比例逐年升高。遗传学检测已进入多个欧美男性生殖相关临床指南和共识， 这些指南与共识均建议对严重少精子症和无精子症患者进行Y染色体微缺失筛查，对先天性双侧输精管缺如患者进行 CFTＲ基因检测等［3-6］。对致病基因进行检测，可明确男性不育病因，有助于治疗药物选择，预测睾丸外科取精成功概率以及判断辅助生殖技术治疗预后，并为患者提供遗传学咨询。有鉴于此，为了规范男性生殖相关基因检测临床应用，中 华医学会男科学分会组织本领域专家对相关基因检测适应证、检测方法、检测内容和检测意义等方面进行归纳总结，并结合我国的具体临床实践形成共识。
1、非梗阻性无精子症和重度少精子症
非梗 阻性无精子 症 ( non-obstructive azoospermia，NOA) 和重度少精子症约占男性不育患者总数 的 10% ～ 20% 。其中，染色体核型异常和 Y 染色体微缺失可解释 15% ～ 20% 的NOA及重度少精子 症［7］。除此之外，近年来已有较多研究证实多个单基因变异可导致 NOA。
1． 1 Y 染色体微缺失
1． 1． 1 概述
Y 染色体长臂上存在着控制睾丸发育、精子发生及维持的区域，称为无精子症因子 ( azoospermia factor，AZF) ［8］，该区域易发生同源重 组，从而导致缺失或重复，引起少精子症或无精子 症。AZF 微缺失可解释 7． 8% 的 NOA 和重度少精子症［9］。根 据 缺失模 式，AZF主要划分为AZFa、AZFbAZFc 三个区域。最常见的缺失类型为 AZFc b2 /b4 亚型，占 60． 32%［9］。
1． 1． 2 临床意义
AZFa 区完全缺失导致唯支持细胞综合征( Sertoli cell only syndrome，SCOS) ; AZFb 区以及 AZFbc 区完全缺失会导致 SCOS 或者精子成 熟阻滞( maturation arrest，MA) ［10］。以上两类患者通过手术获得精子的概率几乎为零［10］。AZFa、 AZFb 区部分缺失类型可保留基因全部或部分编码 区，有可能正常产生精子［11］。AZFc 区缺失患者临床表现异质性高，50% 的 NOA 患者可通过睾丸手术 取精获得精子。AZFc 区缺失将遗传至男性后代，缺 失区域可进一步扩大。AZFc 缺失患者的精子数目有进行性下降的趋势，应及早生育或冷冻保存精子。
1． 1． 3 检测方法
对于精子浓度少于 5 × 106 /ml 的患者，推荐进行 Y 染色体微缺失检测。Y 染色体微缺失检测推荐以下 6 个基础位点检测: sY84 及 sY86 对应 AZFa 区，sY127 及 sY134 对应 AZFb 区， sY254 及 sY255 对应 AZFc 区。为了区分部分缺失 和完全缺失，建议在 6 个基础位点检测基础上，进行拓展位点检测［10］。Y 染色体微缺失检测方法包括但不局限于实时荧光定量 PCＲ 法( qPCＲ) 、毛细管 电泳法( CE) 、NGS 等。 Y 染色体 AZF 区域缺失推荐检测位点主要根据欧美人群建立，是否完全适用于中国人群尚无定 论。鼓励有条件的医疗机构通过高通量检测技术 ( 如 NGS) 进行深入研究。
1． 2 单基因致病变异
1． 2． 1 概述
NOA 和重度少精子症的致病基因主要与精子发生相关。睾丸病理学表型可从 MA 至 SCOS。
1． 2． 2 致病基因
致病基因涉及精子发生的多个生物学过程，包括且不局限于精原细胞增殖及分化 ( 例如 NANOS1、SOHLH1) ，联会复合体形成( 例如 SYCE1、SYCP2、SYCP3、TEX11、MEIOB) ，同 源 重 组 修 复 ( 例 如 TEX15、FANCM ) ，细 胞 间 桥 形 成 ( TEX14) 等，以上基因变异均可造成精子发生障碍。 其中，TEX11 变异可解释约 2% 的 NOA 病因［12］，其 他基因所占比例尚不明确。
1． 2． 3 检测意义和方法
上述基因变异导致的 NOA 患者，临床上通过手术获得精子的成功率较 低［13］。但临床病例积累尚不足，鼓励有条件的医疗机构进行相关研究，进一步积累变异和病理对应关 系。推荐对 NOA 患者在手术取精前，使用 NGS 对 无精子症相关致病基因进行检测。
2 梗阻性无精子症
2． 1 先天性输精管缺如
2． 1． 1 概述
先天性输精管缺如( congenital absence of the vas deferens，CAVD) 是梗阻性无精子症 的重 要 病 因 之 一，占 不 育 男 性 的 1% ～ 2%［14］。 CAVD 分为先天性单侧输精管缺如( congenital unilateral absence of the vas deferens，CUAVD) 和先天性双侧输精管缺如( congenital bilateral absence of the vas deferens，CBAVD) 。CBAVD 和部分 CUAVD 被认为是囊性纤维化的轻度临床表现［15］。目前认为 CUAVD 伴肾脏发育不良或缺如和囊性纤维化无关［14］。
2． 1． 2 致病基因
CFTＲ 是囊性纤维化的致病基 因。多项中国患者人群研究表明，CFTＲ 变异可解 释 68% ～ 80% 的 CBAVD，以 及 约 46% ～ 67% 的 CUAVD，这部分患者的 CAVD 被认为是囊性纤维 化的轻度表现［16-19］。除 CFTＲ 外，ADGＲG2 基因可 解释约 2% 的 CBAVD 病因［14］，另外 18% ～ 30% 左 右致病因素仍然未知。
2． 1． 3 检测意义和方法
CBAVD 患者和不存在肾 脏异常的 CUAVD 患者应筛查 CFTＲ 基因［20］，如存 在变异，应继续筛查配偶 CFTＲ 基因，以判断后代患 囊性纤维化风险。由于中国 CAVD 患者人群不存 在高频率热点变异( 如 F508del) ［17，21-24］，推荐直接 筛查 CFTＲ 基因全部编码区和 IVS9-5T ［25］。另外， 推荐同时筛查 ADGＲG2 基因，如存在变异，患者男性后代无遗传风险，女性后代为变异携带者。
2． 2 常染色体显性多囊肾病
2． 2． 1 概述
常染色体显性遗传性多囊肾病( autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD) 的男性患者可出现精囊腺、附睾、前列腺部位等生殖 道囊肿，引起严重少弱精子症、死精子症，甚至梗阻性无精子症，进而导致不育［26］。
2． 2． 2 致病基因
PKD1，PKD2 和 GANAB 基因变 异可引起 ADPKD［27］，分别占比 80% ～ 85% ，15% ～ 20% 和 0． 3% 左右。
2． 2． 3 检测意义和方法
PKD1 基因存在 6 个具有极高序列相似性的假基因，需要优化 NGS 捕获探针和 Sanger 测序验证引物，以达到准确检出目的。 由于 ADPKD 为常染色体显性遗传性模式，遗传概率为 50% ，建议遗传咨询，在生育时建议采取产前诊断或胚胎植入前基因检测( preimplantation genetic testing，PGT) ，避免疾病遗传给后代。
3 畸形精子症
畸形精子症( teratozoospermia) 指精子正常形态所占百分比低于 4%［28］。畸形精子症的表型具有明显的异质性，不同患者的异常精子形态不尽相同。 特殊类型畸形精子症是指精子形态表现为某种高度 一致性的畸形。现已明确的特殊类型畸形精子症主要包括精子尾部多发形态异常( multiple morphological abnormalities of the sperm flagella，MMAF) 、大头多尾 精子 症 ( large-headed multiflagellar spermatozoa) 、圆 头 精 子 症 ( globozoospermia) 、无 头 精 子 症 ( acephalic spermatozoa syndrome) 。
3． 1 精子尾部畸形
3． 1． 1 概述
精子尾部畸形主要分为 MMAF 与原发性纤毛运动障碍( primary ciliary dyskinesia，PCD) 两类。MMAF 主要表现为精子尾部形态异常，目前主要分为: 无尾、短尾、卷尾、折尾以及尾部不规则增 粗，其中短尾精子约占 50% 以上。由于精子尾部畸形影响精子运动能力，从而导致 MMAF 患者往往还 伴发严重的弱精子症［29-30］。PCD 主要表现为呼吸道纤毛运动障碍导致的慢性呼吸系统炎症( 支气管 扩张和鼻窦炎) ，如果合并胚胎节纤毛运动障碍导致的内脏转位则称为 Kartagener 综合征( Kartagener syndrome) ［31］。PCD 患者与 MMAF 患者在精子鞭毛 形态异常表型相似，但 PCD 患者除了精子鞭毛形态异 常之外，常伴有呼吸道感染及肺部感染等症状［32］。
3． 1． 2 致病基因
Ben Khelif 等首次提出 MMAF 概念并报道了第一个致病基因 DNAH1 ［30］。截止目 前，共报道了超过 20 个致病基因，可以解释大约 60% 的 MMAF 病例［30，33-44］。另外，已发现大约有 40 个 PCD 相关致病基因［45］。PCD 与 MMAF 致病基因有所重叠，例如 CCDC39 基因除了导致 PCD 之外， 同时也被证实与 MMAF 表型有关［46］。
3． 1． 3 检测意义和方法
一般而言，遗传原因导致MMAF 不建议药物治疗，使用 ICSI 可有效帮助患 者实现生育。因此需要通过 NGS 进行 MMAF 相关基因检测。另外，部分报道表明不同基因变异导致 的 MMAF 可能导致不同的 ICSI 结局，但目前研究样 本有限，鼓励有条件中心开展不同基因变异导致的 MMAF 与 ICSI 结局的关系［47］。
3． 2 精子头部畸形
精子头部畸形主要有大头精 子、圆头精子、无头/大头针状精子、双头精子、梨形 头精子及无定型头精子，而通常单一畸形精子超过 85% 的患者，基因异常概率较大，混合畸形精子症的 患者出现基因异常的可能性较小。目前的研究主要 针对大头精子症、圆头精子症和大头针状精子症的 遗传基因有了比较明确的认识，而其他类型的头部 畸形目前仍未找到明确的基因异常［48］。
3． 2． 1 大头多尾精子症
3． 2． 1． 1 概述
大头多尾精子症患者精液中精子 头部形态 100% 异常，主要表现为精子形态异常( 大 头，多头，多尾，顶体异常) ，精子染色体 FISH 分析 提示精子染色体异常，从单倍体到四倍体不等。
3． 2． 1． 2 致病基因
AUＲKC 是目前唯一明确导 致大头多尾精子症的基因，致病变异可使中期染色 体错配，导致减数分裂失败和多倍体［49］。
3． 2． 1． 3 检测意义和方法
通过基因检测明确为 AUＲKC 基因变异的大头多尾精子症患者，由于精子染 色体大多呈非整倍体，辅助生殖技术治疗预后较差［50］。
3． 2． 2 圆头精子症
3． 2． 2． 1 概述
圆头精子症主要特征表现为顶体 缺失，精子头部形状呈圆形。精子头部顶体缺失使得精子无法附着并穿过卵子透明带从而导致原发性 不育。
3． 2． 2． 2 致病基因
遗传因素是导致圆头精子症 的主 要 原 因，现已报道的致病基因有 DPY19L2、 PICK1、SPATA16 等，其中 DPY19L2 基因变异或缺失 是最常见的遗传因素［48］。
3． 2． 2． 3 检测意义和方法
明确由于基因变异导 致的圆头精子症患者，其生育后代的唯一途径为 ICSI，一般需结合卵母细胞激活完成受精，但其治疗结局有时依然并不理想［48，51］。
3． 2． 3 无头精子症
3． 2． 3． 1 概述
无头精子症主要表现为精液中有大量活动的大头针状精子，少部分精子有头部，但也与尾部呈不规则折角连接［52］。由于这些精子几乎 头尾完全分离，使其几乎不可能完成自然生育［53］。
3． 2． 3． 2 致病基因
无头精子症一般为单基因隐 性遗 传 模 式，目前已报道的基因包括 SUN5、PMFBP1、BＲDT、TSGA10 等，其中 SUN5 和 PMFBP1 是导致无头精子症的最常见致病基因［54］。
3． 2． 3． 3 检测意义和方法
无头精子症患者几乎 无法完成自然生育，ICSI 是此类患者获得后代有效 的方法［50，54］。但是，部分报道表明不同基因变异导 致的无头精子症，可能导致不同的 ICSI 结局，但研 究样本数有限［55-56］。 此外，现已明确几种特殊畸形精子症的致病基 因均为常染色体隐性遗传，没有明显热点突变，并非 PGT 指征，但需告知患者遗传风险。
4 性发育异常
4． 1 概述
男性性发育异常( disorders of sexdevelopment，DSD) 患者主要以外生殖器男性化不足为特征，可有性腺发育异常，伴或不伴苗勒管结构。根 据患者染色体情况，分为 46，XY DSD、46，XX DSD 及性染色体异常导致的 DSD。患者临床表现复杂 多样，例如 46，XY DSD 患者外生殖器可表现为完全 女性化到完全男性化［57］。 46，XY DSD 发病率约为1 /6 000，根据具体的发 病原因分为睾丸发育不良、雄激素合成障碍、雄激素 作用异常( 如完全和部分雄激素不敏感综合征) ，其 他原因如苗勒管永存综合征和单纯性尿道下裂等。 46，XX DSD 根据具体病因分为卵巢发育异常，母亲 或胎儿雄激素过量及其他原因( 如苗勒管发育不 良) 导致的性发育异常。性染色体异常主要是由于 47，XXY( Klineflter 综合征及变异型) 、45，X/46，XY 或者 46，XX/46，XY 镶嵌导致的性发育异常［58］。
4． 2 致病基因
DSD 遗传背景复杂，包括多种基 因变异［59］。34% ～ 45% 的 DSD 患者可以明确致病 基因［60-63］。NＲ5A1 基因变异是 46，XY DSD 较为常 见的病因，约占10% ～ 20%［64］。尿道下裂作为性发 育异常的严重临床表现，约 50% 患 者 能 检 出 SＲD5A2 或 AＲ 变异［65］。
4． 3 检测意义和方法
不同基因变异导致的性发 育异常的治疗方式和预后差异较大，例如，SＲD5A2 异常可导致睾酮转化双氢睾酮障碍，可通过雄激素 替代、外用双氢睾酮等方式治疗。AＲ 异常则提示激 素替代治疗预后差或无效。推荐使用 NGS 对非染 色体异常原因的性发育异常患者进行基因检测以明 确病因［58］。
5 特发性低促性腺激素性性腺功能减退症
5． 1 概述
特发性低促性腺激素性性腺功能减退 症( idiopathic hypogonadotropic hypogonadism，IHH)是由于下丘脑促性腺激素释放激素( GnＲH) 合成、 分泌或作用障碍，导致垂体分泌促性腺激素减少，进 而引起性腺功能不足的疾病。临床根据患者是否合 并嗅觉障碍，将 IHH 分为两类: 伴有嗅觉受损者的 Kallmann 综合征( Kallmann syndrome) 和嗅觉正常的 IHH( normosmic IHH，nIHH) ［66］。
5． 2 致病基因
目前已发现超过 30 个基因可导致 IHH，可解释约 50% 的病例，其中 2． 5% 的患者可发 现 2 个或 2 个以上的基因变异，即存在寡基因致病 模式［67］。IHH 可伴发其他身体异常，如联带运动 ( ANOS1) 、牙发育不全( FGF8 /FGFＲ1) 或听力损失 ( CHD7) 等［68］，应在临床检查中加以关注，以降低漏 检率。中国人群 IHH 患者中常见的基因异常 有 PＲOKＲ2、CHD7、FGFＲ1、ANOS1 等［69］，推荐优先进 行筛查。IHH 新致病基因仍然在不断发现，用于临 床诊断时应该评估临床证据是否充分。
5． 3 检测意义和方法
IHH 致病基因遗传模式各有不同，例如 ANOS1 基因为 X 染色体隐性遗传，而 FGFＲ1 和 PＲOKＲ2 为常染色体显性遗传。需注意 的是，部分常染色体显性遗传的 IHH 基因存在外显 率不全，即使变异遗传给后代，也可能不发病或症状 较轻微，在遗传咨询时需加以说明。基因检测结果可能用于 提 示 IHH 治 疗，例 如 GnＲH 受 体 基 因 GNＲHＲ发生变异，可能预示 GnＲH 脉冲治疗预后 差; PＲOKＲ2 变异患者可能 hCG 治疗预后差［16］，但 上述证据尚不充分，鼓励有条件的医疗中心进行相关研究。推荐使用 NGS 对 IHH 致病基因进行检测。
6 基因检测结果对临床管理的影响
基因检测可明确不育症具体病因，以此判断药 物治疗效果、显微取精或辅助生殖技术治疗预后，并 预测后代遗传风险。然而，多数基因变异发生率低， 且有很多变异致病性尚不明确，需不断积累相关基 因诊断和临床数据，以进一步提高基因检测临床使 用价值。
6． 1 减少尝试性治疗
对于原因不明或者特发性男性不育症，患者可能经历多次无效的试验性治疗。 基因检测可帮助一部分患者明确病因，从而选择合适的治疗方案。具体有以下几个方面: ①减少不必 要的药物治疗。例如，DNAH1 基因变异可导致精子 尾部畸形率高，药物治疗无效，可建议 ICSI，并有文 献证明妊娠结局良好［70］; ②判断显微取精手术预 后。AZFa 或 AZFb 区完全缺失的 NOA 患者，通过 显微取精手术几乎不可能获得精子［10］; TEX11 基因 变异可导致减数分裂停滞而引起 NOA［12］，通过显微取精手术获得成熟精子概率较低; ③辅助生殖技 术治疗预后。由 AUＲKC 基因变异导致的大头多鞭 毛精子，其基因组为多倍体，ICSI 妊娠结局差; 部分 MMAF 相关基因如 DNAH17、CFAP65 等发生变异可 能导致 ICSI 预后不良［47］，但由于研究病例数较少， 证据尚不充分。
6． 2 遗传咨询
部分由于遗传异常导致的男性不 育患者可通过促性腺激素或促性腺激素释放激素补 充治疗或替代治疗、显微取精手术等方式成功生育 生物学后代，该类患者需重视遗传咨询，防止子代出现 相同症状。在明确基因诊断结果和临床意义后，对于 符合指征的患者可建议产前诊断或 PGT。
7 基因检测方法对结果准确性的影响
基因检测技术发展至今，已有多种方法，它们因 其自身优势和劣势，一般存在最佳适用场景。目前 在临床基因检测中比较常见的技术主要包括 Sanger 测序、实时定量 PCＲ、NGS 等。Sanger 测序和实时定 量 PCＲ 的适用范围相似，主要应用于单碱基位点变 异或者小片段插入缺失的检测，其优势在于准确性 高、检测速度快，但缺点是检测通量较低。NGS 的 出现弥补了此缺点，极大降低了对多个基因区域同 时进行测序的时间和费用，数据准确性高，已被临床 广泛用于遗传病诊断，同时更快推动了疾病的研究 进展。见表 1。
Table 1． Comparison of common genetic testing technologies
">
| Sanger测序 | 实时定量 PCＲ 技术 | NGS | |
| 适用范围 | 适用于少量位点的检测，可检测已知与未知变异 | 适用于少量位点的检测，只能检测已知变异 | 适用于全基因组检测，可检测已知与未知变异 |
| 检测通量 | 每个反应只能检测一条序列 | 受限于可用荧光通道数，只能检测少数位点变异 | 高通量检测 |
| 准确性 | 准确性高 | 准确性高 | 准确性较高 |
| 检测费用 | 少量位点检测成本较低，但如在单个样本内检测位点较多时，成本极高 | 采用荧光显色法，单位点成本高 | 总体费用较高，但单位点检测成本低 |
| 临床应用 | 较多用于 NGS 结果的验证 | 主要用于单个基因或少数位点的基因检测 | 主要应用于单基因遗传病的诊断 |
由于男性不育遗传病因学极为复杂，涉及基因 较多，且变异大多未经报道，建议使用 NGS 同时对多个相关基因进行检测，推荐使用 NGS panel 对本 共识推荐的致病基因进行变异检测［69，71-72］。相对 于 全 外 显 子 组 测 序 ( whole exome sequencing， WES) ，NGS panel 具有以下优点: ①仅检测具有明 确临床证据的基因，避免误诊; ②NGS panel 可通过 增加探针覆盖，检测有明确临床意义的非外显子区 域，这些区域在 WES 检测中会被遗漏; ③检测成本 低于 WES 的前提下，NGS panel 可获得更高测序深 度和均一性，从而保证检出敏感性和特异性，有利于 提示镶嵌变异。
需要注意的是，当检测目标基因区域存在特殊 性，可能导致检测结果错误或漏检: ①同源假基因的 影响。男性生殖相关基因中，相当一部分存在同源 假基因，如 ADPKD 致病基因 PKD1，IHH 致病基因 ANOS1，与性发育异常相关的先天性肾上腺皮质增 生致病基因 CYP21A2，其假基因同源性大于 90% ， 部分外显子区域同源性大于 98% 。同源性高的区 域会严重影响基因检测结果，因此应该对该类基因在实验方法或生物信息学算法上进行优化以区分真 假基因，找到真正的致病位点。推荐在文库构建过 程中，通过加入抑制探针，抑制假基因的扩增，从而 对真基因/功能基因进行富集，提高基因检测对真假 基因的识别能力。②拷贝数变异影响。拷贝数变异 特别 是 杂 合 型、镶嵌型拷贝数缺 失，需 优 化 NGS panel 探针设计或补充其他检测方法，以避免假阳性 或漏检; 当存在某些复杂类型的结构变异时，需优化 生物信息学算法，以避免遗漏真实存在的变异导致 假阴性。
此外，鉴于男性生殖相关基因的高度遗传异质 性，鼓励有条件的医疗机构在中华医学会男科学分 会统筹协调下，协作建立中国人群特有男性生殖相 关基因数据库和与之对应的表型数据库，以便为后续 的临床基因诊断和遗传咨询提供坚实的数据支撑。
总之，遗传学检查对于指导男性生殖相关疾病 诊疗有重要意义，基因检测指征及处理策略需要在 临床中不断完善。随着检测技术飞速发展及更多临 床研究的开展，基因检测在男性生殖相关疾病诊断 中的应用也将更为深入与规范。
男性生殖相关基因检测专家共识编写组
顾 问:
谷翊群( 国家卫生健康委科学技术研究所)
组 长: 商学军( 南京大学医学院附属金陵医院)
副组长: 李 铮( 上海市第一人民医院)
孙 斐( 南通大学医学院)
编 委: ( 排名不分先后)
<div font-size:14px;line-height:26px;text-indent:26px;"=""> 杨晓玉( 江苏省人民医院)史轶超( 常州市第二人民医院)
颜宏利( 海军军医大学长海医院)
卢慕峻( 上海交通大学医学院附属仁济医院)
张峰彬( 浙江大学医学院附属妇产科医院)
金晓东( 浙江医科大学第一附属医院)
傅 强( 山东省立医院)
张志超( 北京大学第一医院)
彭 靖( 北京大学第一医院)
杜 强( 中国医科大学附属盛京医院)
高 勇( 中山大学附属第一医院)
刘贵华( 中山大学附属第六医院)
王 瑞( 郑州大学第一附属医院)
王 涛( 华中科技大学同济医学院附属同济医院)
刘 刚( 中信湘雅生殖与遗传专科医院)
周 兴( 湖南中医药大学第一附属医院)
李和程( 西安交通大学医学院第二附属医院)
蒋小辉( 四川大学华西第二医院)
安 淼( 上海交通大学医学院附属仁济医院)
执 笔:
刘贵华( 中山大学附属第六医院)
安 淼( 上海交通大学医学院附属仁济医院)
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(责任编辑：佳学基因)
