2023年2月2日，山東大學(xué)陳子江院士和復(fù)旦大學(xué)金力院士團(tuán)隊(duì)緊密合作，在知名期刊Nature Medicine (IF：87.244)上發(fā)表了題為“Landscape of pathogenic mutations in premature ovarian insufficiency”的一項(xiàng)研究。該研究不僅為臨床開展常規(guī)POI遺傳學(xué)篩查和病因診斷提供了理論依據(jù)并且有助于揭示女性生理性生殖衰老的遺傳調(diào)控機(jī)制。本刊特別邀請(qǐng)陳子江院士團(tuán)隊(duì)將本研究的背景、研究目的、研究方法及結(jié)論與讀者分享，以期為大家?guī)硪恍┛蒲袉l(fā)。

山東大學(xué)陳子江院士、復(fù)旦大學(xué)金力院士、山東大學(xué)秦瑩瑩教授和復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院張鋒教授為本文共同通訊作者。山東大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)研究中心柯晗昵博士、復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院副研究員唐淑妍、山東大學(xué)生殖醫(yī)學(xué)研究中心副教授郭婷為本文共同第一作者。

背景與研究目的

早發(fā)性卵巢功能不全（POI）是最常見的女性生殖衰老性疾病，是導(dǎo)致女性生育力下降的主要原因之一。遺傳因素是POI的重要致病因素，對(duì)POI高風(fēng)險(xiǎn)人群進(jìn)行遺傳學(xué)篩查，實(shí)現(xiàn)診斷關(guān)口前移，有助于為患者提供適時(shí)生育咨詢，并指導(dǎo)遠(yuǎn)期健康管理。POI遺傳學(xué)病因具有高度異質(zhì)性，單基因變異攜帶率通常低于1%，小規(guī)模散發(fā)病例的全外顯子組測序（WES）研究往往難以發(fā)現(xiàn)低頻罕見變異，因此，既往報(bào)道的WES多用于POI家系研究，但所發(fā)現(xiàn)的致病基因突變對(duì)散發(fā)患者的致病性目前尚存爭議。同時(shí)，由于多數(shù)臨床意義不明變異的致病性驗(yàn)證不充分，且研究多存在缺乏人種和地域匹配對(duì)照的局限性，因此，POI人群的遺傳缺陷發(fā)生率被嚴(yán)重低估。本研究借助大規(guī)模POI專病隊(duì)列和匹配對(duì)照，克服WES數(shù)據(jù)分析和功能驗(yàn)證技術(shù)瓶頸，系統(tǒng)解析遺傳缺陷在POI病因中的貢獻(xiàn)度，探討基因突變篩查在POI臨床診療中的可行性。

方法

我們首先對(duì)POI病例進(jìn)行嚴(yán)格篩選，排除染色體異常、免疫因素、醫(yī)源性損傷等已知病因?qū)е碌腜OI，共納入1030例特發(fā)性POI患者，通過WES測序建立了目前國際最具規(guī)模的特發(fā)性POI基因變異數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，采用復(fù)旦大學(xué)金力院士團(tuán)隊(duì)建立的華表數(shù)據(jù)庫（5000例WES）作為對(duì)照，排除了人種和地域特異性變異，確保致病性變異分析的準(zhǔn)確性。在分析策略上，首先，基于ACMG分級(jí)，對(duì)95個(gè)已知POI致病基因進(jìn)行罕見變異的致病性分析，篩選致病性或可疑致病性變異；其次，對(duì)700余個(gè)POI候選基因進(jìn)行病例對(duì)照分析，篩選新的POI致病基因及變異，并借助功能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證臨床意義不明變異的致病性；同時(shí)，通過基因集分析，發(fā)現(xiàn)在POI患者中變異富集的卵巢衰老相關(guān)通路；最終，繪制POI致病變異全景圖譜。

主要結(jié)局

對(duì)95個(gè)已知致病基因變異分析，共發(fā)現(xiàn)193例患者攜帶致病或可疑致病性變異，占總?cè)巳旱?8.7%（193/1030）；基于700余個(gè)候選基因的病例對(duì)照分析，鑒定出20個(gè)新的POI關(guān)聯(lián)基因，涉及卵巢功能建立和維持的多個(gè)環(huán)節(jié)，包括性腺發(fā)育（LGR4、PRDM1）、減數(shù)分裂（CCDC155、CPEB1、MCMDC2、MEIOSIN、NUP43、RFWD3、SHOC1、SLX4、STRA8）及卵泡發(fā)育和排卵(ALOX12、BMP6、H1FOO、HMMR、HSD17B1、MST1R、PPM1B、ZAR1、ZP3)，49例患者攜帶以上基因的致病變異。綜合已知基因和新發(fā)基因變異，本研究共發(fā)現(xiàn)23.5%（242/1030）POI患者攜帶致病性變異（圖1a），較以往報(bào)道的基因變異率提高近10%。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)原發(fā)性閉經(jīng)患者較繼發(fā)性閉經(jīng)患者，攜帶基因變異的總比例以及雙等位基因變異比例均顯著升高，提示基因變異對(duì)卵巢功能缺陷的嚴(yán)重程度具有累積效應(yīng)。此外，通過通路富集分析，發(fā)現(xiàn)DNA損傷修復(fù)、氧化應(yīng)激、脂代謝、以及線粒體疾病相關(guān)基因變異在POI患者中顯著富集。

結(jié)論

本研究繪制了迄今為止最大樣本的POI患者基因變異全景圖（圖1b），將基因變異在特發(fā)性POI中的病因貢獻(xiàn)度從15%提升至23.5%，為臨床開展常規(guī)POI遺傳學(xué)篩查和病因診斷提供了理論依據(jù)。由于早絕經(jīng)和POI具有相似的遺傳模式，該研究亦有助于揭示女性生理性生殖衰老的遺傳調(diào)控機(jī)制。

圖1  POI遺傳變異全景圖

然而，由于WES存在無法識(shí)別非編碼區(qū)變異、基因拷貝數(shù)變異及基因組結(jié)構(gòu)變異的技術(shù)局限性，且ACMG標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)嚴(yán)苛導(dǎo)致大量有潛在致病意義的錯(cuò)義變異被排除，我們相信遺傳缺陷在POI病因中的貢獻(xiàn)度仍然被低估。因此，POI的遺傳學(xué)病因研究仍有待于通過更大規(guī)模的多中心POI隊(duì)列、核心家系研究及全基因組測序等手段進(jìn)行深入挖掘。