Γονιδιωματική: μελέτη των αιτιών της ανδρικής υπογονιμότητας

Abstract

Infertility now affects 15% of couples worldwide, with the male factor being responsible for 50% of cases. Male infertility includes cases of oligozoospermia, asthenozoospermia, teratozoospermia, their combination and azoospermia which is divided into two categories, non-obstructive azoospermia and obstructive azoospermia. Infertility, a condition that affects a large percentage of the population, has been thoroughly investigated along with all the parameters that contribute to the manifestation of the condition, such as environmental effects, aging, daily habits and the genetic landscape of each individual. Regarding the genetic landscape specifically, there have been numerous studies that have used techniques such as the analysis of Y chromosome microdeletions in AZF regions, exome sequencing to investigate the coding regions of the genome, and sequencing of RNA molecules, both miRNAs and lncRNAs, molecules whose role in the occurrence of male infertility pose as a wide scientific field. The rapid development of new generation techniques has allowed an even more penetrating look at the exploration of the genetic causes of male infertility, with the use of genome wide association studies. GWAS contributed to the discovery of new markers responsible for a number of diseases that had not been analyzed until now, through the analysis of the frequencies of polymorphisms in two groups of individuals. The present study is the first attempt to carry out a genome-wide association study using the genotyping technique, in samples of fertile and infertile men in the Greek population.The markers, as well as those in linkage disequilibrium with them, were categorized based on their functional role, thus highlighting the existence of many EQTLs, actively affecting the regulation of the expression of nearby (cis-EQTL) or distant (trans-EQTL) genes. The collection of all genes that EQTLs affect revealed numerous lncRNAs whose expression is regulated by them.The role of lncRNAs in fertility is multifaceted as they are known to interact with miRNAs which in turn affect the expression of many mRNAs, silencing them. The collection of the complete list of interactions between lncRNAs-miRNAs-mRNAs leads to the understanding of the mechanisms through which RNA molecules can lead to the manifestation of male infertility and the discovery of new markers.Overall, this thesis managed to obtain a fairly significant sample for the Greek population and creates a genetic and epidemiological data base, which is the foundation for subsequent studies, with an even larger number of individuals and more analytical power.

Η υπογονιμότητα πλήττει πλέον το 15% των ζευγαριών παγκοσμίως, με τον ανδρικό παράγοντα να ευθύνεται για το 50% των περιπτώσεων. Η ανδρική υπογονιμότητα περιλαμβάνει περιπτώσεις ολιγοζωοσπερμίας, ασθενοζωοσπερμίας, τερατοζωοσπερμίας, συνδυασμός τους αλλά και την αζωοσπερμία που χωρίζεται σε δύο κατηγορίες, η μη αποφρακτική αζωοσπερμία και η αποφρακτική αζωοσπερμία. Η υπογονιμότητα, είναι μια πάθηση που επηρεάζει μεγάλο ποσοστό πληθυσμού, έχει διερευνηθεί διεξοδικά μαζί με όλες τις παραμέτρους που συμβάλλουν στην εκδήλωση της πάθησης, όπως οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, η γήρανση, οι καθημερινές συνήθειες και το γενετικό τοπίο του κάθε ατόμου. Όσον αφορά συγκεκριμένα το γενετικό τοπίο, έχουν υπάρξει πολυάριθμες μελέτες που χρησιμοποίησαν τεχνικές όπως η ανάλυση μικροελλειμάτων χρωμοσώματος Υ σε περιοχές AZF, η αλληλούχιση εξωνιόματος με σκοπό την διερεύνηση των κωδικών περιοχών του γονιδιώματος αλλά και την αλληλούχιση μορίων RNA, τόσο miRNAs όσο και lncRNAs, μορίων των οποίων ο ρόλος στην εμφάνιση της ανδρικής υπογονιμότητας αποτελεί ευρύ επιστημονικό πεδίο. Η ραγδαία ανάπτυξη των τεχνικών νέας γενιάς επέτρεψε την ακόμη πιο διεισδυτική ματιά στην εξερεύνηση των γενετικών αιτιών της ανδρικής υπογονιμότητας, με την χρήση των μελετών συσχέτισης ολόκληρου του γονιδιώματος (Genome wide association studies). Οι GWAS, συνέβαλαν στην ανακάλυψη νέων δεικτών, υπεύθυνων για πλήθος ασθενειών που μέχρι τώρα δεν είχαν αναλυθεί μέσω της ανάλυσης των συχνοτήτων εμφάνισης πολυμορφισμών σε δυο ομάδες ατόμων. Η παρούσα μελέτη αποτελεί την πρώτη απόπειρα πραγματοποίησης μιας μελέτης συσχέτισης ολόκληρου του γονιδιώματος με τη χρήση της τεχνικής της γονοτύπησης , σε δείγματα γόνιμων και υπογόνιμων ανδρών στον Ελληνικό πληθυσμό. Οι δείκτες, καθώς και όσοι βρίσκονται σε ανισορροπία σύνδεσης με αυτούς, κατηγοριοποιήθηκαν με βάση τον λειτουργικό τους ρόλο, αναδεικνύοντας έτσι την ύπαρξη πολλών EQTLs, επηρεάζοντας έτσι αποδεδειγμένα την ρύθμιση της έκφρασης κοντινών (cis- EQTL) ή μακρινών (trans-EQTL) γονιδίων. Η συλλογή όλων των γονιδίων τα οποία τα EQTL επηρεάζουν, ανέδειξαν πλήθος μορίων lncRNAs των οποίων η έκφραση ρυθμίζεται από αυτά. Ο ρόλος των lncRNAs στην γονιμότητα εξετάζεται πολλαπλώς καθώς είναι γνωστό πως αλληλεπιδρά με τα miRNAs τα οποία με τη σειρά τους επηρεάζουν την έκφραση πολλών mRNA, αποσιωπώντας τα. Η συλλογή της πλήρους λίστας των αλληλεπιδράσεων μεταξύ lncRNAs-miRNAs-mRNAs, οδηγεί στην κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων τα μόρια RNA μπορούν να οδηγήσουν στην εκδήλωση της ανδρικής υπογονιμότητας αλλά και την ανακάλυψη νέων δεικτών. Συνολικά η διατριβή συγκεντρώνει ένα αρκετά σημαντικό δείγμα για τον Ελληνικό πληθυσμό και δημιουργεί μια βάση γενετικών και επιδημιολογικών δεδομένων, η οποία αποτελεί το θεμέλιο για επόμενες μελέτες, με ακόμη μεγαλύτερο αριθμό ατόμων και περισσότερη δύναμη ανάλυσης.