造精機能障害に対する遺伝子検査の内容と臨床的価値を探る。 方法 自身の臨床を組み合わせ.過去10年間の関連する国内外の文献をレビューし.造精機能障害患者の遺伝子検査について検討した。 造精機能障害患者に対する遺伝子検査としては.核型分析.造精機能遺伝子検査.アンドロゲン受容体遺伝子検査.嚢胞性線維症遺伝子検査が行われました。 特に.ヒト生殖補助医療技術を用いて受胎を補助する場合には.造精機能障害患者の臨床管理において.必要な遺伝子検査を高い優先順位で行うべきであると結論づけている。
不妊症は世界的な問題です。 WHOによると.その有病率は生殖年齢にあるカップルの10〜15％です。 男性の原因のうち.精子製造障害は重要なもので.男性不妊症の原因の30％から65％を占めている。 無精子症.高度乏精子症.弱い精子.変形精子.死滅精子として現れる。
ヒト生殖補助医療技術の普及に伴い.男性不妊症に対して人工授精や卵細胞質内単精子注入法による治療を受ける患者数は年々増加しています。 また.このような患者さんの遺伝的リスクも高まります。 したがって.これらの患者さんには.ヒト生殖補助医療技術を実施する前の遺伝子解析や不妊リスク評価.妊娠してからの出生前スクリーニングや出生前診断を行うことが特に重要なのです。
造精機能障害は.加齢.重症全身疾患.重症栄養失調.神経内分泌免疫機能障害.遺伝子異常.環境汚染（放射線.化学毒性など）.精巣外傷など様々な要因で引き起こされます。 主な遺伝的原因としては.染色体数および構造の異常.Y染色体の微小欠失.アンドロゲン受容体遺伝子の変異.嚢胞性線維症などがあります。
I. 染色体数および構造の異常
精子形成は.多くの遺伝子が規則正しく発現することで制御されており.染色体の数や構造に異常があると.これらの遺伝子の働きに影響を与え.精子形成に影響を与える可能性があります。
無精子症患者における染色体数および構造異常の発生率は13％から39％.重症乏精子症患者における染色体数および構造異常の発生率は4.9％から13.2％.一般集団における染色体数および構造異常の発生率はわずか0.5％である。
染色体数・構造異常による無精子症の患者さんは.身体検査で精巣が小さく.二次性器である男性性徴が乏しい。 染色体数・構造異常による乏精子症の患者の大半は.身体検査で精巣や外性器は正常であり.男性の第二次性徴もまずまずであるとされています。 低精子症の患者の大半は.精巣および外生殖器は正常である。
1.クロイツフェルト・ヤコブ徴候。
無精子症の原因となる最も一般的な核型は47,XXYで.クラインフェラー症候群とも呼ばれ.無精子症の染色体異常の10～50％を占めている。 X染色体異常の結果.精巣精細管の硝子体ヒアルロン酸変性と線維化.精子形成上皮細胞の死滅.精子産生不能が認められる。 臨床的には背が高く.皮下脂肪が豊富で.精巣が小さい患者さんが多いようです。 ごく少数の患者さんでは.精細管に精子が確認され.顕微授精の技術により奥様が妊娠されたとの報告もあります。
2.ロバートソン転座
無精子症や乏精子症になることもある。 染色体切断点の多くはDNAの非転写領域に存在するため.染色体構造の変化にもかかわらず.機能性遺伝子の数は概ね均衡しており.正常な機能を発揮できるため.表現型は正常であると言える。 しかし.生殖細胞の発生過程で.遺伝子の切断と再結合により少数の塩基が遊離し.相対的にバランスの悪い転座が生じ.正常な減数分裂に影響を与え.異常精子形成に至るのである。
3.常染色体構造の異常
常染色体の転座・逆位は.主に流産や奇形児の出産につながるが.乏精子症になることも報告されている。 関与する主な常染色体は.#1.#3.#5.#6.#7.#8.#9.#10.#12.#13.#14.#15.#17.#21.#22 です。
以前は多型と考えられていた9番染色体の腕間逆位は.遺伝的な影響があることが多くの論文で報告されている。Misicの無精子症820例の解析では.9番染色体の腕間逆位は23例（無精子症9例.乏精子症14例）であった。 これは.逆位が第一減数分裂の際に二価体の形成を阻害する作用があることと関係していると考えられる。
4.Y染色体異常
無精子症で2番目に多い染色体異常はYq欠失である。逆位.転座.中間欠失.Yq11断片のリング染色体などは.いずれも重度の精子形成障害を引き起こす可能性がある。 欠損した断片の大きさによって.病理学的にさまざまな症状が見られる。
大きなY（≧染色体18）の遺伝的影響については.まだ議論の余地がある。 生殖能力に影響を与えないという説もあるが.Y字の大きい無精子症や乏精子症の患者の妻に.胚停止.流産.死産.胎児奇形.出生後の精神遅滞が発見された臨床例が実際に見られるという。 ビッグYはヘテロクロマチンのDNAが過剰に重複することで.有糸分裂のエラーが発生したり.遺伝子制御や細胞分化に影響を与え.最終的に生殖異常を引き起こすと考える学者もいる。 今後.ラージYの遺伝的影響が遺伝子レベルで明確に解明されると思われる。
また.小さなY染色体（21番染色体以下）が臨床的に遺伝的影響を及ぼすかどうかについては議論があります。 一般に染色体多型と考えられており.正常な人にも見られる。 しかし.文献上では.無精子症または高度乏精子症のY核型が小さい患者で.その妻が有害妊娠・出産の既往があるとの報告がある。 この文献の著者らは.小さなYも大きなYと同様に.正常な多型とは考えられないと考えている。 Y染色体のヘテロ接合性と精子形成の間に何らかの関連性があるため.あるいは形態的に判断が難しいAZF微小欠失が存在するため.Small Yの患者において精子形成が損なわれるかどうかは.十分な根拠がない。
5.性的倒錯
46.XXの性転換は無精子症の患者さんで臨床的に見られます。 現在受け入れられている説明は.減数分裂の際にX-Y染色体の相同組換えと交換が起こるというもので.Y染色体の性決定領域（SRY）が染色体提案領域（PAR）に非常に近いため.SRY遺伝子のX染色体への移行が可能になるとされています。 精子形成遺伝子はYqにあり.X染色体には転写されないため.46,XXの男性は精巣の発達だけはするが精子を作ることはできない。
6.Y染色体異常キメラ症
Y染色体の一部欠損または欠失によるY染色体キメラ異常.精巣決定因子（TDF）およびAZFの一部欠損または欠失により.それらに関連する遺伝子機能が不完全または発現せず.乏精子症または無精子症となる場合があります。
臨床の現場では.同じ患者さんの核型が正常であるにもかかわらず.別の病院では正常核型の割合が高く.異常核型の割合が低いキメラが報告されるなど.矛盾した核型分析報告に遭遇することがある。 どちらの報告書の結果も間違っていると簡単に決めつけられるような状況ではないのです。 患者の臨床症状や徴候.その他の検査内容.女性パートナーの妊娠との関連で分析する必要があります。
Y染色体微小欠失
1976年 Tiepoloらは.原発性無精子症の患者のYq11に切断と欠失を見出し.Yq上に精子形成に関連する遺伝子が存在することを示唆し.無精子症因子（AZF）と命名した。 さらに研究を進めると.Yq11.22からYq11.23領域上のAZFファミリーは複数の遺伝子座に欠失変異を持つ可能性があり.これらの遺伝子座のいずれかに微小欠失があると.精子形成障害につながる可能性が示された。
従来.Y染色体微小欠失の検出は特発性男性不妊症の患者に限られていたが.近年.停留睾丸.精索静脈瘤.両側精管.性ホルモン異常.脊髄空洞症などの患者にもY染色体微小欠失が存在することが判明している。 したがって.無精子症や高度乏精子症の患者には.Y染色体微小欠失の検査も行う必要があります。 精液分析パラメータを向上させるために.やみくもに高精細度精索静脈瘤を行うことは避けるようにしましょう。
AZFは一般にAZFa.AZFb.AZFcの3つの領域に分けられるが.1999年にKent-FirstらがAZFbとAZFcの間にAZFdの存在を示唆し.それ以降.不妊の候補遺伝子が次々と同定されるようになった。 その中でも.RNA構造配列を持つRBM1（RNA bingding motif 1 ）遺伝子群やDAZ（Deleted in azoospermia）は.精子形成に重要な役割を果たすと考えられている。
Zhou Zuominらは.無精子症と高度乏精子症の患者において.DAZの欠失率がそれぞれ18.2％と31.6％であることを明らかにした。 DAZは精子形成に必須のRNA結合タンパク質をコードし.DAZの欠損は精子形成に影響を及ぼす可能性があるという。
DAZ遺伝子は1995年に単離され.ヒトとオランウータンに固有であり.精巣に高度に特異的に発現していることが確認されています。 Y染色体上の非特異的な遺伝子群の中の特異的な遺伝子であり.複数のコピーを持ち.常染色体と相同である。 また.DAZは.常染色体のSPGY遺伝子またはDAZLが3番染色体に存在する多遺伝子ファミリーの一員である。
AZFaの欠失はまれであり.思春期の精子形成不全を引き起こし.病的な「支持細胞のみ症候群」や微小球減少として現れることがあります。
AZFb欠失はより一般的で.前生殖上皮細胞が正常で後生殖細胞が欠如しており.前生殖または後生殖思春期における精子形成の崩壊を示唆する。AZFc欠失はよく見られ.Y染色体微小欠失の約60%を占める。
病理組織学的な変化や患者の臨床症状は様々で.無精子症.乏精子症.あるいは精子濃度は正常だが形態が異常な場合などがある。 精巣の病理所見では.空洞の精索静脈瘤の周囲に精原細胞や精母細胞が多数存在し.精子形成が低下していることが確認されています。
Y染色体は.原発性無精子症や高度乏精子症の患者の多くでほぼ無傷であり.AZF欠失を有する者が常に不妊であるとは限らないが.Y染色体AZF微小欠失検査は.遺伝的男性不妊の診断のための重要な技術ツールおよびルーチン検査に発展している。
中国では.近年男性不妊症の受診率が上昇し.ヒト生殖補助医療技術の普及が進んでいることから.AZF欠失の検査は特に重要であると考えられています。 AZF欠失の患者さんに顕微授精を行う前に.同じ欠失を持つ雄の子供が生まれるリスクを伝え.医師と患者さんの間で争いが起こらないようにすることが重要です。
AZFc領域の部分欠失は.ヒトの生殖補助医療によって子孫に垂直的に受け継がれ.AZFc領域の部分欠失を持つ次世代の男性は.父親とタイプ.長さ.DNAコピー数が同じになります。
染色体異常は.Y染色体の微小欠失を伴う。 いずれも無精子症や乏精子症の原因となる重要な遺伝的要因である。 2つの指標を同時に検査することで.男性不妊の造精器障害における遺伝子異常の有無をより包括的に把握することができるのです。
症例1：不妊治療専門クリニックで受診された無精子症の患者さんです。 妻が排卵治療を受け.採卵日に精子を採取するために経皮的精巣吸引術を受けたが.精子は1匹も採取できなかった。
両側の精巣生検でも成熟した精子が見つからず.治療サイクルをキャンセルせざるを得なくなった。 その後.Y染色体微小欠失検査が行われ.AZFb全体が欠損していることが判明した。 もし.Y染色体微小欠失検査が事前に行われていれば.妻は不必要な苦痛と莫大な出費を強いられることはなかったのです。
症例2：ある不妊治療センターで.無精子症と高度乏精子症の患者3名に顕微授精を行い.4人の男児を得た。 Y染色体微小欠失検査の重要性についての予備知識が不十分であったため.この検査は実施されなかった。 その後.研究のデータ収集のため.親子でY染色体微小欠失検査を行ったところ.4人の男の子とその父親全員にAZFc欠失があることが判明したのです。 このことから.父親のAZFc欠失は.雄の子孫に受け継がれる可能性が示唆された。
上記のケースは.事前にY染色体微小欠失の検査を行わないと顕微授精が安全でないことを示している。
アンドロゲン受容体遺伝子異常症
アンドロゲン受容体（AR）遺伝子の欠損は.精巣女性化症候群（アンドロゲン不感症としても知られています）を引き起こします。 精巣の完全な女性化では.女性の外胚葉性生殖.女性化乳房.盲膣.子宮.卵巣の欠如.腹部または鼠径部の精巣.不妊症が認められるが.核型は46,XYとされる。
AR遺伝子は.Xq11-Xq13に位置し.3つの機能領域を持つタンパク質をコードしています。 制御機能を持つN-末端領域はエキソン1によって.DNA結合領域はエキソン2,3によってコードされている。 アンドロゲン結合領域は.5つのエキソンによってコードされています。
主にDNA結合領域とアンドロゲン結合領域で.300種類以上の変異が確認されています。 注目すべきは.N末端領域において.エキソン1内にCAGリピート配列が存在することである。 この配列が40回を超えると.無精子症と精巣萎縮を伴う脊髄脱髄を呈する。中国人とアメリカ人では.CAGリピートの数と精子形成機能に相関がある。
IV. 嚢胞性線維症(CF)
CFはヨーロッパ系の集団に多く見られます。 CF遺伝子は7q31に位置し.現在までに確認されている800以上のCF変異の70%はSF508欠失である。