Y染色体背后的“秘密”

作者 | 欧妙玲单位 | 佛山市妇幼保健院前  言很多人听说过染色体，但又不知道什么是染色体？染色体是存在于细胞核内的遗传物质的载体。人体每个细胞都有46条染色体，即23对，其中一对是性染色体，决定人的性别。作为男性特有的性染色体——Y染色体，具有父系遗传的特征。近年来，随着检验技术的发展和分析手段的研发，Y染色体背后的更多小“秘密”被挖掘、被解读。案例经过患儿，4岁，男，儿保门诊，因生后始身高增长迟缓就诊，年身高增长5CM，随年龄增长身高明显落后于同年龄、同性别、健康儿，智力中等，家族无遗传病史。体查未见异常，外生殖器未发现异常。其外周血染色体核型（图1）分析发现Y染色体偏小（行业标准以21号染色体长臂作参照物）。图1 患儿外周血染色体G显带图为了进一步明确异常染色体的来源和缺失的点位，联系了接诊的医生，建议患者父亲行外周血细胞的染色体核型分析（图2），患者加做外周血高通量测序染色体畸变检测（图3-4）和Y染色体微缺失检测（未做）。图2 患儿父亲外周血染色体G显带图图3 患儿外周血染色体高通量测序检测报告图4 高通量测序染色体覆盖度示意图案例分析结合上面三份检测结果，出现了两大疑点：1. 患儿的Y 染色体那么小，与父亲的Y染色体大小相差甚远，不符合遗传规律，难道是伦理问题？2. 患儿的高通量测序检测出来的Y染色体缺失片段只有8.859Mb，与核型分析看到的大片段缺失相差甚远，是哪份报告出现问题了吗？带着这两大疑点，我翻阅书本，查看各大文献，揪出这Y染色体背后的“秘密”。Y染色体长臂（Yq）AZF区域的微缺失是Y染色体不育的重要原因之一[1]，已明确的AZFa、AZFb和AZFc在Y染色体的大致位置示意图（图5）。最初，确定了三个AZF区域：AZFa,AZFb和AZFc(无精子症因子a,b和c)，从着丝粒到端粒顺序依次排列于Y染色体长臂（Yq），互相没有重叠。然而，后续的研究表明AZFb和AZFc存在重叠（图5）[2]。图5  Y染色体AZF区域模式图本案例高通量测序检测到q11.221q11.223区域约8.859Mb缺失（图6蓝色框区域），从图5与图6对比看出，本案例的缺失区域位于AZF区域范围，表现为Y染色体不育。图6 Y染色体G带模式图Y染色体不育以Y连锁方式遗传。由于Y染色体AZF微缺失的男性是不育的，因此缺失通常是 新生突变，先证者的父亲是不存在异常的。尽管他们有严重的精子发生障碍，某些AZF区域 缺失的男性偶有自发生育，但他们的儿子是不育的。这将发生在约4%的重度少精子症的夫妇中，特别是在女性伴侣年轻且生育能力极佳的情况下。Y染色体不育的男性虽然体检偶可发现有小睾丸，但通常没有明显的症状。Yq靠近着丝粒区域的缺失包含一个假生长控制基因GCY ，Yq缺失的个体可能会出现身材矮小[3, 4]。根据上述分析得出，本案例患儿的Y染色体缺失属于新生突变，体查无明显异常，只表现为身材矮小，符合其缺失区域的表型。本案例所做的染色体高通量测序属于二代测序，该方法有其检测局限性–检测盲区（图7），对于异染色质区域、多态区域、近着丝粒区域、近端粒区域与分散在各条染色体的小片段无法检测，对于结构异常（如倒位、易位等）也无法检测。图7 染色体二代测序检测盲区列表一般认为，染色体异染色质区的多态性改变不会导致临床疾病[5]，这在测序中的对应解释就是异染色质区域多数为高度重复DNA序列，并不包含可表达的基因，出现在此区域的染色体变异为重复序列的DNA增减造成，并不表现出可知的临床症状[6]。Y染色体的检测盲区为：p11.2-q11.1与q12(图6红色框区域）。通过以上分析得出，本案例的Y染色体在核型分析看到的与在高通量测序检测到的结果并不冲突，只是两种不同的检测方法在原理与检测范围上不一样，联合使用可对疾病的预测有着相互补充的作用，具有较好的临床实际应用价值。总  结本案例患儿确诊为Y染色体部分缺失，结合高通量测序检测结果，染色体核型诊断为：46,X,del(Y)(q11.21)dn.seq[hg19]del(Y)(q11.221.223)chrY:g.15110001_23970000del缺失区域位于Y染色体长臂，包含14个可编码蛋白基因，该区域无已知的OMIM致病基因及单倍体剂量不足敏感基因。人群多态性数据库DGV中暂未收录相似的记录。人类基因组变异数据库ClinGen/ClinVar中收录一例在该区域内重叠度大于80%的记录，被评估为致病性变异，临床表型涉及男性不育。致病数据库Decipher中收录2例在该区域内重叠度大于80%的记录，遗传模式均未知。主要表型涉及双侧隐睾。综合该CNV的大小、变异类型、位置、包含OMIM基因以及数据库收录情况，该q11.221q11.223区域缺失判定为临床意义不确定变异。本案例患儿未行Y染色体微缺失检测，故未能进一步明确三个AZF区域的缺失情况。建议临床科室对患儿长期随访，密切关注其第二性征发育情况（如睾丸和阴茎发育情况，激素水平情况等），以指导以后的治疗与干预。专家点评本案例从外周血染色体核型分析发现先证者Y染色体偏小入手，在对先证者父亲的外周血染色体核型及先证者本人的染色体高通量测序结果进行分析后，发现了两点可疑之处，带着这两个疑点，我们的检验人员认真剖析Y染色体的基本结构和功能区域，并以临床表型为核心，深入分析两种检测方法的原理和局限性，抽丝剥茧，最终拨开云雾，成功解答了前面发现的疑点。通过这个案例，提示检验同行们在审核报告时需要反复核对，特别是在遇到两种检验方法检测结果不同时，应主动查找原因，认真分析每一个细节（包括各环节质控、检测原理及范围等），力求为临床提供可靠、准确的辅助诊断依据。——黄湘主任参考文献[1] 吴丽华,胡晶晶,梁凯玲,张忆聪.516例无精子症Y染色体微缺失及细胞遗传学分析[ J].中国产前诊断杂志(电子版),2021,13(2),43-46.[2] Repping S, Skaletsky H, Lange J, Silber S, Van Der Veen F, Oates RD, Page DC, Rozen S. Recombination between palindromes P5 and P1 on the human Y chromosome causes massive deletions and spermatogenic failure. Am J Hum Genet. 2002;71:906–22. [PMC free article: PMC419997] [PubMed: 12297986][3] Kirsch S, Weiss B, Schön K, Rappold GA. The definition of the Y chromosome growth-control gene (GCY) critical region: relevance of terminal and interstitial deletions. J Pediatr Endocrinol Metab. 2002; 15 Suppl 5:1295–300. [PubMed: 12510983][4] Kirsch S, Weiss B, Zumbach K, Rappold G. Molecular and evolutionary analysis of the growth-controlling region on the human Y chromosome. Hum Genet. 2004;114:173–81. [PubMed: 14579146][5] Yuan Y,Jiang F,Hua S,et al.Feasibility study of semiconductor sequencing for noninvasive prenatal detection of fetal aneuploidy[J].Clin Chem,2013,59(5):846-849[6] Dunham I,Shinmizu N,Roe BA,et al.The DNA sequence of human cheomosome 22[J].Nature,1999,402(6761):489-495END
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