Metodologiset lähestymistavat
CAVD:n genetiikka on historiallisesti yhdistetty CF:hen vuodesta 1968 lähtien, jolloin Kaplan ym. osoittivat, että lähes kaikilla CF:tä sairastavilla miehillä on CBAVD:stä johtuva obstruktiivinen atsoospermia (OA) (Kaplan ym. 1968). Käsitys siitä, että CBAVD:n ja kystisen fibroosin eristetyt muodot liittyvät samaan geeniin, vahvistui pian sen jälkeen, kun CFTR-geeni oli tunnistettu vuonna 1989 (Dumur ym. 1990; Anguiano ym. 1992). Pian kuitenkin huomattiin, että 20-40 prosenttia CBAVD-tapauksista ei liittynyt CFTR-mutaatioihin, mikä viittaa geneettisen heterogeenisuuden mahdollisuuteen (Culard ym. 1994; Chillón ym. 1995). Tästä huolimatta CAVD:n genetiikka rajoittui 25 vuoden ajan CFTR:ään. Tosiasia on, että ihmisen hedelmättömyyden geneettisen determinismin tutkimista ovat pitkään rajoittaneet erityiset metodologiset rajoitteet, ja perinteiset perhelähtöiset lähestymistavat, jotka perustuvat linkkianalyysiin, ovat usein käyttökelvottomia erityisesti miesten hedelmättömyyden yhteydessä psykososiaalisten ja kulttuuristen esteiden vuoksi. Tämän vuoksi kliinisessä käytännössä ei-obstruktiivisen atsoospermian (NOA) tutkimiseen yleisesti käytetyt geneettiset merkkiaineet rajoittuivat viime aikoihin asti kromosomipoikkeavuuksiin, kuten Klinefelterin oireyhtymään ja Y-kromosomin mikrodeleetioihin (Krausz 2011). Viime vuosikymmenen aikana seuraavan sukupolven sekvensointi (NGS) on kuitenkin mahdollistanut tehokkaiden lähestymistapojen kehittämisen, jotka perustuvat koko eksomin sekvensointiin (WES) tai koko genomin sekvensointiin (WGS) ja koko transkriptomin analyysiin. Viime aikoina on tunnistettu noin 20 geeniä, jotka osallistuvat NOA:n monogeenisiin muotoihin (katsaus Ghieh ym. 2019). Lähes kaikkien näiden geenien osalta kausaalimutaatiot, jotka kaikki ovat resessiivisiä, on tunnistettu sukusiitosperheissä (Yang ym. 2018). Toisaalta tietojemme mukaan OA:n poikkeuksellisia perhetapauksia ei ole koskaan havaittu sukusiitoskontekstissa, mikä rajoitus selittää osittain sen, miksi uusien genomisten lähestymistapojen mahdollisuuksista huolimatta CAVD:ssä tunnistettujen uusien geenien määrä on ollut paljon pienempi. Viime vuosina kaksi tärkeää toisiaan täydentävää lähestymistapaa on kuitenkin edistänyt geeniehdokkaiden tunnistamista: ne, jotka perustuvat yksittäisten genomien tutkimiseen, ja ne, jotka perustuvat siemenjohtosolujen transkriptomianalyysiin, pääasiassa lisäkiveksissä. Ensimmäinen johti asiaankuuluvien korrelaatioiden määrittämiseen iCBAVD:n ja WES-analyysillä tunnistettujen ADGRG2-geenin pistemutaatioiden välillä (Patat ym. 2016; Khan ym. 2018) sekä array-pohjaisella vertailevalla genomihybridisaatioanalyysillä (array-CGH-analyysi) tunnistettujen PANK2- ja SLC9A3-geenien kopiolukuvaihteluiden välillä (Lee ym. 2009). Transkriptomisilla lähestymistavoilla, joissa käytetään cDNA-mikrosiruja tai RNA-sekvensointia, on onnistuttu kohdentamaan monia toiminnallisia kandidaattigeenejä, erityisesti geenejä, joiden ilmentyminen rajoittuu siemenkanavan soluihin tai joiden ilmentymisprofiili on spesifinen tietyille siemenkanavan osille (Browne et ai. 2016). Useat näistä ehdokasgeeneistä, kuten ADGRG2 ja SLC9A3, on validoitu knockout-hiirillä ja niiden fysiologiaa on tutkittu tässä eläinmallissa (Davies et ai. 2004; Wang et ai. 2017). Äskettäin integratiivinen multi-ominen lähestymistapa, jossa yhdistetään WGS, koko DNA:n metylooma-analyysi ja RNA-sekvensointi, on johtanut kahden uuden kandidaattigeenin, SCNN1B:n ja CA12:n, tunnistamiseen yksilössä, jolla on iCBAVD (Shen et ai. 2019). Näistä edistysaskelista huolimatta geneettistä diagnoosia ei kuitenkaan ole vielä tehty vähintään neljännekselle CAVD-taudeista, joista suurin osa on CUAVD-tauteja. Tähän mennessä hypoteesia, jonka mukaan nämä selittämättömät CAVD:n muodot eivät johdu yksinkertaisista geneettisistä variaatioista, on tutkittu vain vähän. On ennakoitavissa, että tulevaisuudessa uudet epigenomin tutkimusmenetelmät ja bioinformatiikan välineiden teho mahdollistavat epigenomisen säätelyn roolin täsmentämisen näiden eristettyjen CAVD-tautien esiintymisessä. Tämä lähestymistapa on kuitenkin sitäkin menestyksekkäämpi, jos sitä sovelletaan riittävän suuriin kohortteihin, jotka koostuvat täydellisesti fenotyypiltään homogeenista etnistä alkuperää olevista CAVD-potilaista.
Geenit, jotka ovat osallisina CAVD:ssä
Vaikka NOA:n geneettiselle determinismille on ominaista merkittävä geneettinen heterogeenisuus, sillä siinä on tunnistettu yli 30 geeniä (SPGF ), OA:n geneettinen determinismi rajoittuu vain hyvin harvoihin geeneihin (Ghieh ym. 2019). Näin ollen on todettu, että noin kolme neljäsosaa kaukasialaisista CAVD-tapauksista liittyy anomalioihin kahdessa geenissä: CFTR useimmissa tapauksissa ja ADGRG2 vähemmistössä (Patat ym. 2016). Muut geenit, kuten SLC9A3, saattavat olla osallisena joihinkin iCBAVD-tapauksiin, mutta myös epigeneettiset tai ympäristötekijät, joilla on hyvin erilaiset fysiopatologiset roolit.
CFTR (MIM#602421) tunnistettiin positiokloonauksen avulla vuonna 1989 Riordan ym. (1989) päättivät useiden vuosien kilpailevan tutkimustyöskentelyn, jonka tarkoituksena oli löytää CF:stä vastuussa oleva ainoa geeni. Noin puolet pohjoiseurooppalaista syntyperää olevista CF-potilaista on homotsygoottisia kolmen emäsparin deletion suhteen (NM_000493.3:c.1521_1523del), mikä johtaa fenyylialaniini 508:n menettämiseen (NP_000483.3:p.Phe508del, perinnöllinen nimi: F508del). Keskimäärin yksi 40:stä kaukasialaisen väestön yksilöstä on heterotsygootti p.Phe508del-mutaation suhteen, mikä tekee siitä yhden yleisimmistä ihmisen patogeenisistä mutaatioista (Kerem ym. 1989). CFTR, joka sijaitsee 250 kb:n alueella kromosomi 7:n pitkässä haarassa 7q31.2, sisältää 27 koodaavaa eksonia ja tuottaa useita transkriptejä, joista vain yksi, 6,1 kb:n mRNA, koodaa 1480 aminohappoa sisältävää funktionaalista proteiinia, jota kutsutaan CF-transmembraaniseksi konduktanssin säätimeksi (CFTR). CFTR on glykosyloitu transmembraaniproteiini, joka ilmentyy monien epiteelisolujen apikaalikalvolla, jossa se toimii pääasiassa cAMP-säädeltynä kloridikanavana. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että CFTR osallistuu useiden ionikuljettajien, kuten natriumkanavien (ENacs), kloridi/bikarbonaattivaihtimien, protoninvaihtimien (Na+/H+) ja vesikanavien (akvaporiinit) säätelyyn. Siksi CFTR:stä riippuvaisilla fysiologisilla prosesseilla on ratkaiseva merkitys ionien, pH:n ja veden homeostaasin ylläpitämisessä erittävissä epiteelinesteissä (Choi ym. 2001). Kolmen vuosikymmenen aikana CFTR:ssä on raportoitu yli 2000 mutaatiota (https://www.genet.sickkids.on.ca/), mutta alle neljännes niistä on luokiteltu patogeeneiksi (https://www.cftr2.org/) korrelaation perusteella CF:n tai muiden sairauksien kanssa, joiden ennuste on usein lievempi, rajoittuvat yhteen elimeen, kuten keuhkoputkiin (disseminoitunut bronkiektasia, MIM#211400), haimaan (krooninen haimatulehdus, MIM#167800) tai siemenjohtimiin (synnynnäinen molemminpuolinen siemenjohtimien puuttuminen, MIM#277180). Nämä tilat, jotka eivät täytä kaikkia kystisen fibroosin kriteerejä mutta liittyvät CFTR:n toimintahäiriöön, on ryhmitelty yleisnimityksen CFTR-RD alle (Bombieri ym. 2011). Sairautta aiheuttavat mutaatiot voivat vaikuttaa CFTR:n kaikkiin alueisiin, mukaan lukien promoottorialueet ja syvät introniset alueet (Feng ym. 2019; Bergougnoux ym. 2019). Sen mukaan, miten ne vaikuttavat CFTR:n biogeneesiin ja toimintoihin, patogeeniset alleelit luokitellaan kahteen pääluokkaan: CF:ää aiheuttavat variantit (joita kutsutaan myös ”vakaviksi”), jotka homotsygoottisessa tilassa liittyvät aina CF:ään, ja ei-CF:ää aiheuttavat variantit, joita ei ole koskaan havaittu CF-potilailla ja joita siksi kutsutaan virheellisesti ”lieviksi” alleeleiksi. Vähemmistö CF:ää aiheuttavista alleeleista on havaittu enemmän tai vähemmän vaikean kystisen fibroosin vaihtelevissa kliinisissä muodoissa, joissa haiman toiminta on usein säilynyt. Näiden VCC:ksi kutsuttujen alleelien patogeenisuus saattaa riippua harvoin tunnetuista geneettisistä tekijöistä, kuten cis-assosiaatioista monimutkaisten alleelien kanssa, tai tuntemattomista ei-geneettisistä tekijöistä. Toisin kuin CF:ää aiheuttavat variantit, muut kuin CF:ää aiheuttavat variantit aiheuttavat epätäydellisen CFTR:n toimintahäiriön. Elimestä riippuen, jos CFTR:n jäännösaktiivisuus on liian alhainen homeostaasin ylläpitämiseksi, voi ilmetä CFTR-RD. Tämän vuoksi henkilöillä, joilla on CFTR-RD, on yleensä ei-CF:ää aiheuttava variantti, joka useimmiten yhdistyy trans-muodossa CF:ää aiheuttavaan varianttiin tai harvemmin toiseen ei-CF:ää aiheuttavaan varianttiin. Näitä alleeleja kutsutaan joskus CFTR-RD:tä aiheuttaviksi alleeleiksi.
ADGRG2 (MIM#300372), joka sijaitsee Xp22.13:ssa, koostuu 29:stä eksonista, jotka tuottavat noin kymmenen transkriptiä, joista pisimmän avoimen lukukehyksen pituus on 3,1 kb (kattaa eksonit 3-29), jotka koodaavat adheesioproteiiniin kytkeytynyttä G-proteiinikytkeytynyttä adheesioreseptorireseptori G2:ta (ADGRG2). Sen cDNA kloonattiin alun perin vuonna 1997 Osterhoffin ym. (1997) toimesta sen jälkeen, kun oli tehty differentiaalinen seulonta ihmisen epididymiksen cDNA-kirjastosta, jossa tämä klooni, joka on nimetty HE6:ksi (ihmisen epididymis-spesifisestä proteiinista 6), oli laajasti edustettuna. Dedusoidun 1017 aminohapon sekvenssin ja sen seitsemän hyvin säilyneen transmembraanidomeenin ansiosta HE6-proteiini kuuluu G-proteiinikytkentäisten reseptorien (GPCR) superperheeseen, jossa sitä alun perin kutsuttiin nimellä GPR64. HE6/GPCR64:n solunulkoisen osan rakenne ja autokatalyyttinen ominaisuus johtivat sen lopulliseen luokitteluun adheesioproteiinien GPCR:n (aGPCR) G-alaperheeseen (Hamann ym. 2015). ADGRG2 on voimakkaasti glykosyloitunut proteiini, joka ekspressoituu lähes yksinomaan ja voimakkaasti urospuolisten siemenjohtimien proksimaalisessa osassa (https://proteinatlas.org), tarkalleen ottaen efferenttien ductuloiden epiteelissä ja lisäkudosjohtimen alkuosassa. ADGRG2-immunomerkintä on erityisen voimakasta epididymaalisten pääsolujen stereosiliaeissa ja efferenttien ductulien ei-kiilimäisten solujen mikrovilloissa, joissa 90 % kiveksen erittämästä nesteestä reabsorboituu (Kirchhoff ym. 2008; Patat ym. 2016). ADGRG2:n osallistumista tähän prosessiin ehdotettiin alun perin HE6/GPR64:n tyrmäyksellä (kohdennettu häiriö) hiirissä, mikä hemizygoottisilla uroksilla johtaa nesteen kertymiseen kivekseen ja siittiöiden pysähtymiseen efferentteihin ductuleihin, mikä johtaa obstruktiiviseen hedelmättömyysfenotyyppiin (Davies ym. 2004). ADGRG2 on orpo reseptori, jolla on tuntemattomia luonnollisia ligandeja ja osittain selvitettyjä signaalireittejä. Kuten useimmat aGPCR:t, kypsä ADGRG2 on heterodimeeri, joka syntyy pilkkoutumalla hyvin säilyneessä domeenissa, joka sisältää GPCR:n proteolyysipaikan (GPS) solunulkoisessa N-terminaalisessa fragmentissa (NTF), joka on kiinnittynyt ei-kovalenttisesti solukalvoon ankkuroituneeseen suureen C-terminaaliseen fragmenttiin (CTF) (Obermann ym. 2003). Kysymykset siitä, miten nämä kaksi alayksikköä tekevät yhteistyötä endogeenisten agonistien vaikutuksesta signaalien välittämiseksi ja onko niillä erillisiä spesifisiä toimintoja, ovat edelleen avoimia. On kuitenkin osoitettu, että pilkkoutumisen tuloksena syntyvän CTF:n solunulkoisessa päässä on Stachel-sekvenssi, jolla on agonistisia ominaisuuksia (Demberg ym. 2015). Lisäksi in vitro- ja in vivo -malleissa saadut viimeaikaiset kokeelliset tiedot osoittavat, että Gs- ja Gq-proteiinivälitteisen signaloinnin kautta ADGRG2 kykenee moduloimaan vastaavasti c-AMP- ja PKC-aktiivisuutta (Demberg ym. 2017; Balenga ym. 2016; Zhang ym. 2018).
CAVD:n kausaalimutaatiot, tyyppi ja epidemiologia
CFTR-mutaatiot
Vähemmän kuin vuosi sen jälkeen, kun CFTR-geeni oli tunnistettu (Riordan ym. 1989), Dumur ym. havaitsivat p.Phe508del-mutaation epänormaalin suuren frekvenssin pienessä sarjassa hedelmättömiä miehiä, joilla oli iCBAVD (Dumur ym. 1990). Tällä löydöksellä, joka tuki hypoteesia, jonka mukaan iCBAVD voisi olla kystisen fibroosin yksioireinen muoto, oli merkittävä lääketieteellinen seuraus. Tämän jälkeen kaikilla iCBAVD:tä sairastavilla miehillä, jotka käyttivät lääketieteellisesti avusteisia lisääntymistekniikoita (ART), kuten sperman kirurgista talteenottoa ja intrasytoplasmista sperman injektiota (ICSI), katsottiin olevan suurempi riski saada kystistä fibroosia sairastava lapsi (Anguiano ym. 1992). Myöhemmin Chillon ja muut vahvistivat, että toisin kuin CF-potilailla, jotka kantavat ainoastaan CF:ää aiheuttavia mutaatioita, jotka aiheuttavat CFTR-kloridikanavan toiminnan täydellisen menetyksen, iCBAVD-potilailla on ainakin yksi CFTR-kopio, jossa on niin sanottu ”lievä” mutaatio, koska se korreloi 3-8 %:n alentuneeseen tai osittaiseen CFTR-aktiivisuuteen (Chillón ja muut 1995). Tätä tilannetta havainnollistaa hyvin intronin 9 (NM_000493.3:c.1210-12T) polymorfismin (Tn) polythymidiinivariantti, niin sanottu IVS8-5T-alleeli (5T-alleeli), jonka esiintymistiheys on neljä-viisi kertaa suurempi iCBAVD-henkilöillä (katsaus De Sousa ym. 2018). Tällä 5T-alleelilla on haitallinen vaikutus splikointiin, joka edistää eksoni 10:n skippaamista, mikä johtaa normaalin CFTR-mRNA:n merkittävään vähenemiseen (Chu ym. 1993). Jopa kolmannes eurooppalaisista iCBAVD-henkilöistä on yhdistelmäheterotsygootteja, jotka kantavat CF:ää aiheuttavaa mutaatiota, joista yleisin on F508del, ja 5 T-alleeli on trans (Chillón ym. 1995). Koska tätä genotyyppiä oli kuitenkin havaittu hedelmällisillä isillä, joilla oli CF-tautia sairastava lapsi, Cuppens ym. osoittivat, että tämän 5 T-alleelin läpäisevyys eksoni 10:n skippauksen suhteen riippui pääasiassa polyTG-sekvenssiä edeltävän polyTG-polymorfisen sekvenssin (NM_000493.3:c.1210-34TG) koosta (Cuppens ym. 1998). Näin ollen, vaikka polyvariantti TG(11)5T (NM_000493.3:c.1210-34TGT) esiintyy valtaosin terveillä koehenkilöillä, juuri TG(12)5T-yhdistelmä esiintyy useimmiten iCBAVD-koehenkilöillä, kun taas iCBAVD-koehenkilöillä tunnistetaan aina paljon harvinaisempi TG(13)5T-alleeli (Groman ym. 2004). Viimeisten 20 vuoden aikana lukuisat tutkimukset ovat mahdollistaneet CFTR-mutaatioiden spektrin luonnehtimisen CBAVD-henkilöillä määrittelemällä niiden esiintymistiheyden etnisyyden ja maantieteellisen alkuperän mukaan (katsaus Yu ym. 2012). Vaikka samantyyppisiä vakavia mutaatioita, mukaan lukien suuret CFTR-rerangementit (Taulan ym. 2007), esiintyy sekä CF-CBAVD- että iCBAVD-henkilöillä, CFTR-mutaatioiden kirjo iCBAVD-henkilöillä on radikaalisti erilainen sikäli, että niissä on monia muita kuin CF:tä aiheuttavia mutaatioita, joista useimmat voivat liittyä muihin CFTR-RD-fenotyyppeihin, kuten haimatulehduksiin, disseminoituneeseen bronkiektasiin ja sinonasaalisiin sairauksiin (Bombieri ym. 2011). Näihin ”lieviin” mutaatioihin kuuluvat pääasiassa introniset variantit, jotka vaikuttavat spleikkaukseen, joista yleisin on 5T-alleeli, ja lukuisat missense-mutaatiot, jotka vaikuttavat kloridikanavan toimintaan, joista yleisin valkoihoisilla on p.Arg117His (R117H) -mutaatio (Casals ym. 2000; Claustres ym. 2000). Useimpia näistä muista kuin CF:ää aiheuttavista mutaatioista ei havaita klassista CF-populaatiota varten suunnitelluilla rutiinipaneeleilla, jotka kohdistuvat pääasiassa yleisimpiin CF:ää aiheuttaviin mutaatioihin (lukuisia saatavilla olevia kaupallisia paketteja). Tämän vuoksi CBAVD:n ja muiden CFTR-RD:iden molekyylidiagnostiikassa suositellaan ensilinjan testiksi CFTR-testiä, joka sisältää kaksi tärkeintä ”lievää” varianttia, R117H:n ja 5T-alleelin (ks. jäljempänä luku ”Kliiniseen käytäntöön kohdistuvat vaikutukset …”). Jos tämä ei tuota tulosta, olisi suoritettava CFTR:n kattava karakterisointi, johon sisältyy ainakin kaikkien eksonien ja niitä reunustavien intronialueiden sekvensointi sekä suurten uudelleenjärjestelyjen etsiminen. Uuden sukupolven sekvensointiin (NGS) perustuvia molekyylidiagnostiikkamenetelmiä käytetään yhä useammin sekä pistemutaatioiden että suurten deletioiden tai duplikaatioiden havaitsemiseen. Näillä uusilla geenien skannausmenetelmillä, joita voidaan soveltaa paneeliin, voidaan välttää työläitä Sangerin sekvensointi- ja puolikvantitatiivisia PCR-tekniikoita (MLPA, QMPSF, qPCR jne.), jotka suoritetaan eksonikohtaisesti.
CAVD-potilaiden CFTR-mutaatioiden frekvenssit vaihtelevat tutkimuksesta toiseen, mikä johtuu luultavasti rekrytointiharhasta, kohortin koosta ja genotyypin määritysmenetelmien heterogeenisyydestä, sillä monilla tutkittavilla CFTR:n osittainen analyysi on suoritettu. On kuitenkin selvää, että joidenkin alleelien esiintymistiheys on hyvin erilainen valkoihoisilla CAVD-potilailla ja ei-kaukasialaisista maista tulevilla potilailla, joissa kystinen fibroosi on paljon harvinaisempi. Tämä koskee erityisesti F508del-mutaatiota, jota havaitaan poikkeuksellisesti kiinalaisilla iCBAVD-potilailla, kun taas Pohjois-Euroopassa jopa kolmannes iCBAVD-potilaista on kantajia. Toisaalta aasialaista alkuperää olevat iCBAVD-potilaat kantavat 5T-alleelia useammin kuin valkoihoiset (taulukko 1), kun taas tämän alleelin esiintymistiheys yleisessä väestössä vaihtelee vain vähän eri puolilla maailmaa (5 %). Kaiken kaikkiaan Yu ym. (2012) julkaisemien tietojen meta-analyysi osoittaa, että noin 80 prosenttia valkoihoisista iCBAVD-potilaista on vähintään yhden CFTR-mutaation kantajia. Mahdollisimman kattava tutkimus jättää 6 % tutkittavista ilman havaittua mutaatiota (Ratbi ym. 2007). Kun otetaan huomioon, että osa näistä potilaista voi olla yksinkertaisia heterotsygootteja (3 % kaukasialaisessa väestössä) ja osa kantaa tuntemattoman merkityksen omaavia variantteja, jotka ovat mahdollisesti neutraaleja (eivät aiheuta CF:ää tai CFTR-RD:tä), voidaan olettaa, että CFTR:llä on osuutta 75-80 %:ssa iCBAVD-tapauksista. Näin ollen noin neljäsosalle iCBAVD-potilaista ei voida lopullisesti osoittaa CFTR:n vastuuta, kun taas CF-potilailla kaksi mutatoitunutta alleelia voidaan luonnehtia 99 prosentissa tapauksista (taulukko 1). CUAVD-tautien osalta 30-50 %:lla tutkittavista on vähintään yksi CFTR-mutaatio kattavan geeniskannauksen jälkeen, mikä tarkoittaa, että yli puolet CUAVD-taudeista ei liity CFTR:ään (Schlegel ym. 1996; Casals ym. 2000; Cai ym. 2019; Mieusset ym. 2020). Munuaispoikkeavuuden esiintyminen on hyvin merkittävästi yleisempää CAVD-potilailla, joilla on todettu vain yksi CFTR-poikkeavuus tai ei lainkaan CFTR-poikkeavuutta (Augarten ym. 1994; Schwarzer & Schwarz 2012). Näin ollen voidaan olettaa, että ero CFTR-mutaatioiden havaitsematta jättämisen määrässä CBAVD:n (20 %) ja CUAVD:n (50 %) välillä liittyy ainakin osittain eroon näissä kahdessa ryhmässä havaitun yksipuolisen munuaisten ageneesin esiintymistiheydessä, joka on 5 % vs. 25 % (Weiske ym. 2000; McCallum ym. 2001; Kolettis ja Sandlow 2002; Yang ym. 2015).
ADGRG2-mutaatiot
Vuonna 2016 Patat ym. valikoivat huolella suuresta retrospektiivisestä sarjasta, joka käsitti 379 eurooppalaista syntyperää olevaa iCBAVD-ihmistä, kohortin, joka koostui 26:sta henkilöstä, joilla ei ollut CFTR-mutaatioita eikä niihin liittyvää munuaispoikkeavuutta, valittuaan huolellisesti 379 iCBAVD-ihmisen kohortin. tunnistivat X-sidoksisessa ADGRG2-geenissä (MIM#300572.0001_3) kolme hemizygoottista typistävää mutaatiota neljällä henkilöllä (Patat ym. 2016). Näiden mutaatioiden kausaalisen roolin toteaminen iCBAVD-fenotyypissä perustui useisiin väitteisiin: (i) urospuoliset ADGRG2 knockout (KO) -hiiret kehittävät OA:ta ilman muita merkittäviä poikkeavuuksia (Davies ym. 2004), (ii) yhden neljästä henkilöstä otetun epididymabiopsian histologinen tutkimus osoitti, että ADGRG2:n ilmentyminen puuttui poikkeavasti laajentuneiden efferenttisten ductuloiden epiteelistä, (iii) yksi typistetyistä mutaatioista tunnistettiin kahdessa hedelmättömässä yksilössä, jotka olivat sukua keskenään äidillisellä yhteydellä (veljenpojalla ja äidillisellä sedällä). Sittemmin kolmessa julkaisussa (Yang ym. 2017; Yuan ym. 2019; Khan ym. 2018) on raportoitu viiden uuden harvinaisen ADGRG2-mutaation tunnistamisesta kuudella aasialaista alkuperää olevalla iCBAVD-potilaalla, joilla ei ollut patogeenistä CFTR-mutaatiota: kaksi patogeeniseksi luokiteltua nonsense-mutaatiota, mukaan lukien yksi kahdella hedelmättömällä veljeksellä, jotka olivat syntyperältään pakistanilaista alkuperää, esiintynyt nonsense-mutaatio (Khan ym. 2018), ja kolme missense-mutaatiota, mukaan lukien yksi, joka vaikutti patenttisuorittimen (GPS:n) alueelle ja joka luokiteltiin patenttisuorittimeksi (Yang ym. 2017). Näillä kuudella potilaalla ei ollut munuaispoikkeavuuksia. Hiljattain Pagin ym. ovat myös raportoineet kuudesta uudesta ADGRG2:n typistävästä mutaatiosta 53 ranskalaisen CAVD-potilaan kohortissa, joilla oli 0 tai vain yksi CFTR-virheellinen alleeli. Tässä tutkimuksessa kirjoittajat eivät saaneet vakuuttavia todisteita ADGRG2:n ja CFTR:n digeenisen periytymisen hypoteesin tueksi. He päättelivät, että ADGRG2:n inaktivaatio on vastuussa noin 20 prosentista CAVD:stä, joka ei liity CFTR:n toimintahäiriöön. Lisäksi he eivät löytäneet yhtään tapausta, jossa heidän kohorttinsa 8 ADGRG2-mutaatiopotilaan joukossa olisi ollut yksinäinen munuainen (Pagin ym. 2019). Mielenkiintoista on, että Patat ym. eivät tunnistaneet ADGRG2- tai CFTR-mutaatioita 28 iCBAVD-potilaan kohortissa, jolla oli URA (henkilökohtaiset tiedot).
Muut mutaatiot
Tietojemme mukaan CFTR:n ja ADGRG2:n lisäksi ainoat muut mutaatiot, jotka ovat herättäneet kysymyksen mahdollisesta korrelaatiosta iCBAVD:n kanssa, ovat CNV:t, jotka koskevat PANK2- ja SLC9A3-geenejä. Tähän mennessä nämä CNV:t on kuvattu vain Taiwanista peräisin olevilla iCBAVD-potilailla. Kuten muissakin Aasian väestöissä, CF:ää ja CFTR-RD:tä havaitaan Taiwanissa harvoin, ja lukuun ottamatta IVS8-5T-alleelia, jonka esiintymistiheys on merkittävästi lisääntynyt hedelmättömillä taiwanilaisilla iCBAVD-miehillä, patogeenisiä CFTR-alleeleja on luonnehdittu hyvin vähän (Chiang ym. 2009). Tutkimalla CNV:itä array-CGH:n ja kvantitatiivisen reaaliaikaisen PCR:n avulla pienessä kohortissa taiwanilaisia iCBAVD-henkilöitä HS Chiangin työryhmä tunnisti yhdellä henkilöllä pantotenaattikinaasi 2 (PANK2) -geenin homotsygoottisen menetyksen (Lee ym. 2009) ja 11:llä 29:stä koehenkilöstä liuoskuljettajaperheen 9 isomuodon 3 -geenin (SLC9A3) kopion menettämisen (Wu ym. 2018; katsaus Chiang ym. 2019). PANK2 valittiin potentiaaliseksi lisääntymiseen liittyväksi geeniksi, koska KO-hiirellä oli atsoospermiaa (Kuo ym. 2005). Kyseessä oli kuitenkin NOA, eikä tätä tilaa ole havaittu sairastuneilla ihmisillä, joilla on pantotenaattikinaasiin liittyvä neurodegeneraatio (MIM#234200). Tähän mennessä ei ole raportoitu muita PANK2:n deleetioon liittyviä CBAVD-tapauksia. Näin ollen korrelaatio on edelleen epävarma ja havainto anekdoottinen. Toisaalta saman ryhmän saamat kokeelliset tiedot SLC9A3:n osallisuudesta CBAVD-fenotyyppiin ovat merkittäviä ja vakuuttavampia. Nämä kirjoittajat osoittivat nimittäin, että aikuiselle uroshiirelle SLC9A3-/- kehittyy obstruktiivinen atsoospermia, joka johtuu efferenttien kanavien rakenteellisista ja toiminnallisista poikkeavuuksista, joilla on pitkäaikainen asteittainen asteittainen vas deferensin ja siemennesteen rakkuloiden surkastuminen (Wu et ai. 2019; Chiang et ai. 2019). Huomionarvoista on, että kirjoittajat havaitsivat CFTR: n jyrkän vähenemisen epididymisissä ja vas deferensissä näissä SLC9A3-KO-hiirissä, mikä viittaa näiden kahden geenin toisistaan riippuvaisiin rooleihin iCBAVD-determinismissä (Wang et ai. 2017). Huolimatta näistä erittäin valaisevista havainnoista SLC9A3:n roolista uroshiirten lisääntymiskanavan fysiologiassa, tämän geenin kopion menettämisen ja iCBAVD:n välinen suhde ihmisillä ymmärretään kuitenkin edelleen huonosti. Kun otetaan huomioon, että SLC9A3:n resessiiviset mutaatiot aiheuttavat vakavan synnynnäisen ripulin muodon natriumin erityksen kautta (congenital secretory sodium diarrhea, MIM#616868) ja että toimintakyvyn menettämismutaatioiden, mukaan lukien SLC9A3:n täydellinen deleetio, on osoitettu periytyvän heterotsygoottisten isien välityksellä (Janecke ym. 2015), taiwanilaispotilaiden iIiBAVD:tä ei voida selittää pelkällä SLC9A3:n haploinsuffisienssilla. Lisäksi Wu ym. ovat raportoineet tutkimuksessaan, että 29:stä iCBAVD:tä sairastavasta taiwanilaispotilaasta 6:lla (20,7 %) todettiin homotsygootti tai yhdistelmäheterotsygootti CFTR:n TG(12)5T- tai TG(13)5T-alleelien suhteen, genotyyppinen status, joka voisi yksinään riittää aiheuttamaan iCBAVD:n. Näistä kuudesta henkilöstä kahdella oli vain yksi SLC9A3-kopio. Samasta kohortista 12 muuta iCBAVD-potilasta oli heterotsygoottisia TG(12)5T- tai TG(13)5T-alleelin suhteen, ja puolella heistä oli myös SLC9A3:n deleetio (Wu ym. 2019). Digenismin mahdollisuus, johon liittyy CFTR-muunnoksia, kuten 5T-alleeli, on edelleen hyvin spekulatiivinen. On huomattava, että yhdelläkään näistä 29 taiwanilaisesta CBAVD-potilaasta ei ollut yksipuolista munuaisten puuttumista.