Новые варианты YTHDC2 вызывают необструктивную азооспермию за счет нарушения перехода от митоза к мейозу у человека и мыши

Вопрос исследования: Вызывают ли варианты гена YTH N6-methyladenosine RNA binding protein C2 (YTHDC2) мужское бесплодие у человека, и каков лежащий в основе патогенетический механизм?

Ответ: Двухаллельные патогенные миссенс-варианты YTHDC2 нарушают переход от митоза к мейозу, вызывая мейотическую остановку и необструктивную азооспермию (NOA) или тяжелую олигозооспермию у человека.

Что уже известно: YTHDC2 — экспрессируемая специфически в мужских половых клетках РНК-геликаза, необходимая для мейотического прогрессирования. У мышей утрата Ythdc2 приводит к остановке мейоза в ранней профазе. Однако клинические данные, связывающие варианты YTHDC2 с мужским бесплодием у человека, и вовлеченные механизмы оставались не установленными.

Дизайн, объем и продолжительность исследования: В исследование включили большую когорту: 56 кровнородственных семей и 89 спорадических мужчин с бесплодием, у которых диагностированы NOA или тяжелая олигозооспермия. При расширенном генетическом скрининге выявили пятерых бесплодных мужчин из трех неродственных семей, у которых были кандидатные патогенные варианты в гене YTHDC2. Общий дизайн исследования включал генетический скрининг с последующей валидацией in vivo на модели knock-in мыши.

Участники/материалы, условия, методы: У пациентов выполняли полноэкзомное секвенирование и биоинформатический анализ для поиска кандидатных патогенных вариантов. Мейотические дефекты у человека характеризовали с помощью гистологического анализа и иммунофлуоресцентного окрашивания срезов яичка. Для подтверждения патогенности выявленного варианта создали модель knock-in мыши, несущую эквивалентный вариант, обнаруженный у пациентов, с использованием технологии CRISPR/Cas9; сперматогенез и мейоз анализировали методом распластывания сперматоцитов и иммунофлуоресцентного окрашивания, количественной ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинга.

Основные результаты и роль случая: У четырех пациентов с NOA из двух неродственных кровнородственных семей выявили два гомозиготных миссенс-варианта YTHDC2 (MT1: c.3491A>T, p. E1164V; MT2: c.2639G>A, p. R880H), а у одного спорадического пациента с тяжелой олигозооспермией — компаунд-гетерозиготные миссенс-варианты (MT3: c.1145A>G, p. D382G; MT4: c.292A>G, p. R98G). Вариант MT1 (p.E1164V) не локализовался ни в одном из аннотированных доменов, тогда как остальные три варианта находились в известных функциональных доменах белка YTHDC2. Модель knock-in мыши с вариантом MT1 воспроизвела фенотип пациента; у обоих наблюдали остановку мейотической профазы во время сперматогенеза. Механистически в яичках пациента выявили значимое снижение уровней MEIOC и RBM46 — двух белков, взаимодействующих с YTHDC2 и необходимых для перепрограммирования мейотического транскриптома. Одновременно в клетках яичка пациента, экспрессирующих мейотические маркеры, аномально повышалась экспрессия регуляторов митотического клеточного цикла, таких как CCNA2, CCND1 и WEE1, что указывало на неспособность подавить митотическую программу при вступлении в мейоз.

Ограничения, причины для осторожности: Исследование ограничено малым числом пациентов с патогенными вариантами YTHDC2. Хотя вариант MT1 был функционально подтвержден in vivo, конкретные патогенетические механизмы остальных выявленных вариантов требуют дальнейшего изучения.

Более широкое значение результатов: Полученные данные дают прямые клинические доказательства патогенности вариантов YTHDC2 при NOA у человека. Исследование показывает консервативную роль YTHDC2 в обеспечении перехода от митоза к мейозу за счет подавления экспрессии митотических генов при сохранении мейотической программы. Эти результаты расширяют генетический спектр мужского бесплодия и указывают на скрининг YTHDC2 как перспективный подход к генетической диагностике мужского бесплодия.

Финансирование исследования/конфликт интересов: Работа поддержана Национальной ключевой программой научных исследований и разработок Китая (2022YFA0806303 для H.Z. и 2024YFC2706801 для H.J.); Национальным фондом естественных наук Китая (32470898 для H.Z., W2412028 и 32330032 для Q.S., 32470915 для B.S.); Государственной ключевой лабораторией репродуктивной медицины и здоровья потомства Нанкинского медицинского университета (SKLRM-K202405); и Открытым исследовательским проектом Фуянского педагогического университета (FYKFKT24023). Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Номер регистрации исследования: Н/Д.