Molecular characterization and functional classification of new patterns of gene and non-coding RNA expression in testicular tissue of men with genetic or idiopathic infertility

A infertilidade masculina é uma condição patológica com causas genéticas, não genética, multifatoriais e idiopáticas que resultam em fenótipos heterogêneos diversos, observados principalmente no ejaculado e no tecido testicular. O objetivo do presente trabalho foi identificar os processos biológicos e vias gênicas desregulados na infertilidade masculina primária causada por diversas etiologias utilizando a detecção e quantificação de moléculas de RNA no tecido testicular de homens inférteis. Para isto, selecionamos tecido parafinizado e biopsia fresca de testículo de homens inférteis. As amostras foram classificadas de acordo ao fenótipo obtido do espermograma, do tipo de histologia e da etiologia. O transcriptoma das amostras parafinizadas foi obtido mediante experimentos de RNA-seq e small RNA-seq, enquanto que o transcriptoma das amostras de biópsia fresca foi obtido mediante experimentos de expressão génica por microarranjos. A quantificação e classificação dos RNAs foram obtidas mediante a análise de Bioinformática dos dados genómicos. A quantificação de alguns genes foi validada por experimentos de RT-qPCR. Os resultados mostraram padrões de expressão génica diferentes entre as etiologias da infertilidade masculina primária, observamos que os idiopáticos com SCOS (síndrome de célula de Sertoli) têm alteração na adesão celular. Os idiopáticos com MA (parada de maturação) têm falha na morfogênese celular. A síndrome de Klinefelter apresentou alteração no processo de splicng. As microdeleções na região AZF geram a perda de genes associados ao catabolismo e a translocação robertsoniana tem perda da expressão de genes sub centroméricos. Outrossim, identificamos novos processos biológicos associados a disfunção da espermatogênese pela variação na expressão de microRNA em SCOS idiopáticos. O transcriptoma das biópsias frescas revelou a desregulação de vias gênicas e RNAs não codificadores da espermatogênese. Finalmente, nós concluímos que a variação dos padrões de expressão génica assim como a hierarquia dos processos biológicos alterados ocorre de forma independente da etiologia da infertilidade masculina primaria.Male infertility is patological condition with genetics, multifactorial and idiopatic causes that result in heterogeneus phenotypes which are observed in the ejaculated and the testicular tissue. In this study, we sougth to identify the molecular mechanisms that are dysregulated in primary male infertility caused by the different etiologies using detection and quantification of RNA molecules in testicular tissue of infertile man. We used Formalin Fixed Parafin Embeded (FFPE) and fresh frozen samples. Samples were classified by the phenotype obtained with the spermogram, histology and etiology. FFPE transcriptomes were obtained by RNA-seq and small RNA-seq experiments and FF transcriptomes were obtained by gene expression microarrays. RNA quantification and classification were obtained by Bioinformatics analysis of genomic data. Some genes were validated by RT-qPCR experiments. Results showed different patterns of gene expression for each etiology such as genes for cellular adhesion in idiopatic Sertoli cell-only syndrome (SCOS). In addition we detected differential expression in cellular morphogenesis of idiopatic maturation arrest (MA). Klinefelter syndrome had altered gene for RNA splicing and AZF microdeletions can led the lost of gene expression in catabolic process and robertsonian translocation had lost of sub centromeric genes. Otherwise, we tested microRNA expression and we identified novel biological process associated to spermatogenesis fail in idiopatic SCOS. Transcriptome of FF samples showed a dysregulation of genic pathways and non-coding RNAs of spermatogenesis. Finally, we concluded that patterns of expression in primary male infertility as well as the modification of biological process occurs according to the etiology