《Journal of Pediatric Surgery》：Genetic insights into hypospadias in the Taiwanese population: a Whole-Exome Sequencing study in a single center
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台湾男性患者尿道上举综合征的罕见基因变异及临床关联研究，通过全外显子测序发现23个罕见变异分布于雄激素信号、激素合成及Hedgehog通路相关基因，其中SRD5A2和POR变异与严重表型相关，WDR11和HOXA11变异增加手术并发症风险，揭示疾病多基因异质性和遗传-临床特征关联。
周启文（Chia-Man Chou）| 肖子雄（Tzu-Hung Hsiao）| 陈后川（Hou-Chuan Chen）| 黄圣阳（Sheng-Yang Huang）
台湾台中市台中退伍军人总医院外科儿科手术科
摘要
目的
尿道下裂是一种常见的先天性泌尿生殖系统畸形，其病因具有多因素性。本研究旨在通过全外显子测序（WES）技术，在台湾患者群体中识别与尿道下裂相关的罕见基因变异，并评估这些变异与临床表型和手术结果之间的关联。
方法
研究招募了55名被诊断为尿道下裂、阴囊皮肤粘连（chordee）和阴茎隐匿的台湾男性患者进行基因分析。收集了外周血样本，并使用Illumina NovaSeq 6000平台提取DNA进行WES。根据次要等位基因频率（MAF < 0.05）、ACMG分类标准及CADD评分（>30）对变异进行注释和筛选。通过Fisher精确检验和逻辑回归分析变异与基因型之间的关联，并评估Hedgehog（Hh）信号通路变异在疾病发病机制中的潜在作用。
结果
在20名患者中发现了23个罕见基因变异，这些变异涉及的基因与雄激素信号传导、生殖器发育和类固醇生成有关。在AR、DNAH11、SRD5A2、ZEB2和WDR11基因中检测到致病性变异；其中SRD5A2和POR基因的变异在重度病例中更为常见。WDR11和HOXA11基因的变异与较高的手术并发症风险相关。部分患者中还发现了Hedgehog通路相关变异（MGRN1、MEGF8），表明这些变异可能参与了尿道下裂的发病过程。
结论
本研究揭示了台湾患者中尿道下裂、阴囊皮肤粘连和阴茎隐匿的遗传异质性及其对疾病严重程度和手术结果的影响。未来的研究应扩大样本规模、进行功能验证，并探讨基因与环境之间的相互作用，以改进临床管理策略。
引言
尿道下裂是最常见的先天性泌尿生殖系统畸形之一，全球每200至300名活产男婴中就有1例[1]。该病的特征是尿道开口位置异常、阴茎向腹侧弯曲（阴囊皮肤粘连）以及包皮闭合不全，这些问题通常需要通过手术治疗。其严重程度从轻度（腺体型尿道下裂）到重度（会阴型尿道下裂）不等。手术效果受尿道开口位置和外科医生技术水平的影响，约40%的病例会出现尿道皮肤瘘管或尿道口狭窄等并发症[1]。
尽管尿道下裂的发病率较高，但其确切病因仍不明确。现有证据表明其病因具有多因素性，涉及遗传、内分泌和环境因素[2, 3]。雄激素信号传导、类固醇生成及生殖器结节发育的紊乱已被认为与该病有关[2, 3]。然而，尤其是在不同种族群体中，尿道下裂的具体遗传机制仍不甚清楚。
已有研究确定了多个与生殖器结节发育、雄激素代谢和激素调节相关的候选基因。SRD5A2（5α-还原酶2型）的变异与雄激素不敏感性和尿道闭合不全相关，从而导致重度尿道下裂。同样，AR（雄激素受体）和HSD3B2（羟基类固醇脱氢酶3β2）的变异会干扰睾酮生物合成，影响正常的尿道发育[2, 3, 4, 5]。
全外显子测序（WES）已成为识别先天性疾病中罕见基因变异的重要工具。先前的研究在DMRT1、SOX9、GATA4（生殖腺发育相关基因）、CYP17A1（类固醇生成相关基因）和HOXB13（转录调控相关基因）中发现了致病性变异[4, 5]。但这些研究并未发现明确的突变热点，提示该病可能具有多基因或复杂的遗传模式。
环境因素（如孕妇接触邻苯二甲酸盐和双酚A等内分泌干扰物质）也可能通过干扰胎儿的雄激素信号传导增加尿道下裂的风险[2, 3, 4, 5]。然而，基因与环境之间的相互作用仍不明确，遗传易感性仍是研究的主要焦点。
尽管已有研究发现了多种与尿道下裂相关的基因变异，但针对台湾患者的具体数据较为有限[6, 7]。不同种族之间的等位基因频率差异可能影响疾病易感性，因此确定先前报道的变异是否适用于台湾人群至关重要。此外，基因变异与尿道下裂严重程度或手术结果之间的关联也尚不清楚。本研究旨在通过WES技术识别与尿道下裂相关的罕见基因变异，通过分析其在台湾人群中的频率和致病性，将基因发现与临床表型和手术结果相结合，以深入了解疾病机制和预后。
研究设计与患者招募
本研究在台中退伍军人总医院进行，得到了机构审查委员会（IRB）III的批准（IRB编号：CE23161C）。共招募了55名被诊断为尿道下裂、阴囊皮肤粘连和阴茎隐匿的男性患者进行基因分析。纳入标准如下：
- 确诊为尿道下裂及其他相关疾病；根据尿道开口位置将尿道下裂分为远端（龟头部或阴茎体远端）和近端（阴茎体中部或更近端）类型。
发现的基因变异
在55名患者中，有20名患者共检测到23个基因变异，但在整个尿道下裂群体（或其亚型）、阴囊皮肤粘连或阴茎隐匿患者中均未发现特定的突变热点。其中一名近端尿道下裂伴阴囊皮肤粘连的患者存在左侧隐睾，另一名纯阴囊皮肤粘连的患者也存在左侧隐睾。所有参与研究的患者核型正常。相关个体的基本信息见表1。发现的变异包括错义突变、终止密码子突变和移码突变。
讨论
将尿道下裂视为一种复杂的、多基因决定的疾病，这与Hirschsprung病的结果一致——临床队列的全外显子测序发现了多个候选基因变异，但这些变异与临床表型之间缺乏一致性的关联，支持该病具有概率性、通路级发病机制而非单基因致病模式[11]。本研究在55名尿道下裂患者中发现了23个基因变异，包括错义突变、终止密码子突变和移码突变，这些变异涉及的基因与雄激素信号传导、类固醇生成和Hedgehog通路相关。
结论
本研究揭示了台湾地区尿道下裂的遗传异质性，发现了23个与雄激素信号传导、类固醇生成和Hedgehog通路调控相关的罕见基因变异。SRD5A2和POR基因的变异与更严重的临床表型相关，而WDR11和HOXA11基因的变异则与较高的手术并发症风险相关。这些发现强调了尿道下裂的多基因和异质性特征，强调了基于遗传信息的临床管理策略的必要性。
作者贡献声明
黄圣阳（Sheng-Yang Huang）：负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目管理和资金申请、概念构思。
陈后川（Hou-Chuan Chen）：负责监督和概念构思。
肖子雄（Tzu-Hung Hsiao）：负责软件开发、方法学设计、数据分析和数据管理、概念构思。
周启文（Chia-Man Chou）：负责初稿撰写、项目管理和资金申请、概念构思。
利益冲突
无。
致谢
作者感谢台中退伍军人总医院（项目编号：TCVGH-1141001C和TCVGH-1141501C）提供的财政支持。
