Genomic investigation of infertile patients with oligozoospermia

A infertilidade afeta aproximadamente 15% dos casais, sendo atualmente reconhecido o envolvimento de fatores masculinos em metade dos casos. Alterações nas análises seminais são detectadas na maioria dos homens inférteis e a mais frequente é a baixa concentração de espermatozoides no ejaculado, conhecida como oligozoospermia. Vários estudos mostram uma forte relação entre fatores genéticos e a infertilidade, incluindo alterações cromossômicas e microdeleções do cromossomo Y, porém as causas da oligozoospermia ainda permanecem obscuras. O desenvolvimento de novas tecnologias de investigação vem possibilitando a detecção de alterações a nível genômico, como mutações e variações no número de cópias (CNVs). O presente trabalho teve por objetivo a caracterização genômica de homens com oligozoospermia sem causa definida, visando estabelecer correlação entre alterações no número de cópias e perdas de heterozigosidade (LOHs) e o fenótipo de infertilidade. Foram selecionados 18 pacientes após rigorosa avaliação clínica e investigação do histórico reprodutivo, sendo excluídos pacientes portadores de alterações cromossômicas e portadores de microdeleções do cromossomo Y. Seis homens comprovadamente férteis foram selecionados para o grupo controle. A investigação genômica de ambos os grupos, amostral e controle, foi realizada pela técnica de hibridação genômica comparativa em microarranjos (aCGH) utilizando a plataforma de resolução 180K (Agilent®,US), analisada pelo software Nexus 8.0. Foram detectadas alterações possivelmente patogênicas no cromossomo Y, no cromossomo X e em autossomos. Um ganho na região de AZFc envolvendo apenas os genes DAZ1 e DAZ4 foi detectado em nove pacientes e em quatro controles, sendo classificado como alteração benigna. Porém, alterações na região de AZFc possivelmente relacionadas ao fenótipo de oligozoospermia foram detectadas em três pacientes e incluíram extensas duplicações e deleções envolvendo, entre outros genes, as quatro cópias do gene DAZ. Após comparação de regiões selecionadas com a literatura e com diferentes bancos de dados genéticos, sugerimos que os genes PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 e ODF3B possam estar associados a alterações na produção espermática. Adicionalmente, entre os doze miRNAs presentes em regiões de LOH possivelmente relacionadas ao fenótipo de infertilidade, dez têm como alvo genes com funções relacionadas à espermatogênese e reprodução humana. Estudos adicionais a nível de expressão e sequenciamento gênico são necessários para confirmar a correlação entre o genótipo e o fenótipo de oligozoospermia.Infertility affects about 15% of the couples, and it is currently recognized, that male factors are involved in about 50% of cases. Changes in seminal parameters are detected in most infertile men and the most common alteration, known as oligozoospermia, is a low concentration of sperm in the ejaculate. Several studies show a strong relationship between genetic factors and infertility, including chromosomal abnormalities and microdeletions of Y chromosome, however, the causes of oligozoospermia remain unclear. The development of new research technologies has allowed the detection of changes at genomic levels, such as mutations and copy number variations (CNVs). This study aimed to perform a genomic characterization of patients with idiopathic oligozoospermia to determine whether there is a correlation between changes of copy number and losses of heterozygosity (LOHs) in relation to the phenotype of infertility. Eighteen patients were selected for the cases after rigorous clinical examination and investigation of their reproductive history. Patients with chromosomal abnormalities or microdeletions of the Y chromosome were excluded. Six proven fertile men comprised the control group. Genomic investigation of both groups was performed by microarray comparative genomic hybridization (aCGH) using 4X180K platform (Agilent, US) analysed by Nexus 8.0 software. Potential pathogenic changes were detected on Y chromosome, as well as on the X and autosome chromosomes. A gain in AZFc region involving only DAZ1 and DAZ4 genes was detected in nine patients and four controls, and was considered as benign. However, changes in AZFc region, that could be related to the oligozoospermia phenotype were detected in three patients. These changes included extensive duplications and deletions involving the four copies of the DAZ gene together with copy number changes affecting other genes. After comparing the selected regions with the literature and with different databases, we suggest that changes such as LOH affecting PLEC, SPATC1, COL1A1, MOV10L1, SYCE3 and ODF3B genes may influence sperm production. Our analysis indicates that, ten out of the twelve miRNAs present in LOH regions could be involved in the infertility phenotype and could have target genes with functions related to spermatogenesis and human reproduction. Additional studies involving gene sequencing and expression analysis are needed to confirm the the correlation between the genotype and oligozoospermia phenotype