客户研究案例| Hum Reprod：基于精浆外泌体RNA的无精子症预测模型

2020-11-06

不孕不育己成为影响我国人口发展战略的重大问题。根据国家卫健委相关部门的最新统计，我国育龄人群的不孕不育率为8%-12%，已成为仅次于肿瘤和心血管疾病的第三大疾病。其中，由男性原因引起的不育约占40%-50%。非梗阻性无精子症（Nonobstructiveazoospermia, NOA）是最为严重的一种男性不育症^[1]。

尽管在精液中无法找到精子，但部分NOA患者仍可通过睾丸取精手术获取睾丸内精子结合辅助生殖技术满足生育需求^[2]。然而，现有技术却难以术前预测取精结局，导致NOA患者得不到最优临床处理，即筛选出真正适合手术并进行辅助生殖的NOA患者。因此，建立术前精准预测NOA患者取精结局的新方法是目前亟需解决的科学问题。

近日，中山大学附属第一医院男科邓春华教授课题组在Human reproduction（生殖领域Top期刊）发表题为A panel of extracellularvesicle long noncoding RNAs in seminal plasma for predicting testicular spermatozoain nonobstructive azoospermia patients的文章^[3]，构建了一个基于精浆来源的外泌体长链非编码RNA（Long noncoding RNA, LncRNA），可术前精准预测NOA患者取精结局的模型。

该研究遵循了生物标志物筛选验证的基本实验流程，即实验设计-筛选-验证-确认-临床评价（图1）。作者首先对6例精液正常的男性（因女方因素而进行IVF者）和5例NOA患者（睾丸显微取精手术证实睾丸内无精且术后病理为唯支持细胞综合征者）来源的精浆外泌体进行了长链RNA测序，并重点分析了与精子发生密切相关的LncRNA。在33489个测得的结果中，共有88个差异表达倍数大于2的LncRNA。进一步通过查询NCBI数据库，作者筛选出19个睾丸特异性表达LncRNA，并进行了外泌体富集效果鉴定、外泌体表达鉴定以及睾丸组织表达鉴定，最终筛选出16个与测序结果趋势一致的精浆外泌体LncRNA作为候选标志物。

图1. 设计思路

在此基础上，该研究纳入96个NOA患者精浆外泌体样本作为训练集与验证集，并对16个候选LncRNA进行建模并验证，最终构建了9-lncRNA标志物组合，并展现了良好的预测效果（AUC = 0.960），且明显优于传统的激素预测模型（AUC, 0.970 vs 0.723; 0.959 vs 0.687）。基于上述结果，该研究形成了初步的临床决策，即当预测模型评分＞0.532时，提示NOA患者具有较高的精子获得率，可尝试睾丸穿刺术或显微取精术获取精子；当预测模型评分＜0.532时，提示NOA患者具有较低的精子获得率，建议患者进一步接受遗传咨询或接受供精（图2）。临床医生可根据该预测模型的评分，结合NOA患者的生化检测结果，为NOA患者提出更为个体化的诊疗建议。

图2. 临床决策

作者

中山大学附属第一医院男科谢云博士、姚嘉慧科研助理为该论文的并列第一作者。中山大学附属第一医院男科邓春华教授和中山大学附属第六医院生殖医学中心刘贵华副教授为该论文的共同通讯作者。

点评丨广州表观生物科技有限公司高丰鑫

NOA患者睾丸生精功能普遍偏差，睾丸内是否有精相差甚微，这也导致睾丸超声和血清激素等敏感性不高的方法预测效能有限。此外，NOA患者睾丸曲细精管内的精子发生具有不均一性，因此睾丸穿刺活检等有创操作常难以反映整个睾丸的生精状态，导致其临床应用受限。如何无创、精准且全面地反映睾丸生精状态以预测NOA患者取精结局是NOA领域的一大难题。围绕这一难题，该研究以精液作为研究样本，实现无创^[4]；精子发生伴随着睾丸细胞分泌外泌体的释放，作者通过检测精浆外泌体内睾丸特异性表达的LncRNA以全面反映整个睾丸的生精状态；结合外泌体富集效应，对精浆外泌体进行长链RNA随机扩增，并对目的LncRNA进行qRT-PCR检测，实现对NOA患者睾丸内信号的三级放大。此研究采用了我司产品Epi™ longRNA Ampli Kit，成功对外泌体lncRNA进行模板扩增及qPCR验证；采用了我司胞外囊泡RNA疾病诊断评估模型分析算法，展现了良好的预测结果。欢迎广大研究者咨询设计外泌体研究方案！

原文链接：https://doi.org/10.1093/humrep/deaa184

【参考文献】

1. Practice Committee of the American Societyfor Reproductive Medicine in collaboration with the Society for Male R,Urology. Evaluation of the azoospermic male: a committee opinion. FertilSteril. 2018; 109: 777-82.

2. Practice Committee of the American Societyfor Reproductive Medicine. Electronic address aao. Management of nonobstructiveazoospermia: a committee opinion. Fertil Steril. 2018; 110: 1239-45.

3. Xie Y, Yao J, Zhang X, Chen J, Gao Y, ZhangC, et al. A panel of extracellular vesicle long noncoding RNAs in seminalplasma for predicting testicular spermatozoa in nonobstructive azoospermiapatients. Hum Reprod. 2020.

4. Drabovich AP, Saraon P, Jarvi K, DiamandisEP. Seminal plasma as a diagnostic fluid for male reproductive systemdisorders. Nat Rev Urol. 2014; 11: 278-88.

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