The impact of genetic variants linked to folliculogenesis and steroidogenesis on female reproduction

Abstract

L'objectiu principal de l'estimulació ovàrica és maximitzar el nombre d'oòcits recuperats per tal de millorar les possibilitats de concepció. Els marcadors de reserva ovàrica tenen un paper inestimable en la predicció de la resposta ovàrica i l'assessorament al pacient. Tanmateix, fins a un 40% dels pacients presenten una hiporesposta inesperada al tractament. En aquest sentit, s'ha proposat un vincle entre la resposta ovàrica i el genotip individual, sent les variants del gen del receptor de l'hormona estimulant del fol·licle (FSHR) entre les més estudiades. Estudis anteriors han suggerit una associació entre les variants de FSHR i la sensibilitat i la resposta ovàrica a les gonadotropines exògenes. Tanmateix, l'evidència disponible és inconsistent a causa dels criteris d'inclusió heterogenis, els diferents protocols d'estimulació ovàrica i el fet que sovint no es té en compte l'origen ètnic. El nostre grup va plantejar la hipòtesi que les variants del gen del receptor de FSH (FSHR) i de la FSH beta (FSHB) podria predir l'aparició d'una hiporesposta inesperada, definida com la recuperació de menys de 10 oòcits, en pacients amb marcadors de reserva ovàrica normals. Per comprovar la nostra hipòtesi hem dissenyatun estudi de cohort multinacional multicèntric prospectiu que inclou pacients asiàtics i caucàsics <38 anys amb marcadors de reserva ovàrica normals (hormona anti-Mulleriana (AMH ≥1,1 ng/dl o recompte de fol·licles antrals (AFC) ≥9) que es van sotmetre al primer o segon cicle de FIV/ICSI en dosi fixa de FSH recombinant (rFSH) de 150 UI amb un protocol breu d'antagonistes de GnRH. El nostre abast era triple. En primer lloc, teníem com a objectiu analitzar l'impacte del receptor de FSH (FSHR) i variants del gen FSH beta (FSHB) sobre la resposta ovàrica a l'estimulació i la fase fol·licular tardana esteroidogènesi. En segon lloc, hem intentat analitzar l'impacte d'aquestes variants genètiques resultats reproductius després de la ART. En tercer lloc, vam voler analitzar si l'ètnia afectava resposta ovàrica a l'estimulació i va dissenyar un panell de 67 variants gèniques implicades en la foliculogènesi i esteroidogènesi i va explorar la seva distribució segons l'ètnia fons. Segons els nostres resultats, les variants aïllades de FSHR van mostrar un efecte estadísticament significatiu sobre la resposta ovàrica i l'esteroidogènesi en fase fol·licular tardana, encara que de caràcter clínic mínim importància en pacients amb una reserva ovàrica normal. No obstant això, el diplotip FSHR rs6166/rs1394205 AA/GG va mostrar una associació significativa amb la resposta ovàrica augmentant el nombre d'oòcits recuperats, reduint la prevalença d'hipo-resposta i augmentant la índex fol·licle a oòcit (FOI). La variant FSHR rs6165 s'associa positivament amb la clínica taxa d'embaràs (RCP) i taxa de naixements vius (LBR), mentre que la variant rs6166 està associada negativament amb la taxa acumulada de naixements vius (CLBR) després de la FIV en una població de pacients infèrtils amb una resposta normal prevista. Finalment, hem identificat diferències ètniques en la sensibilitat dels ovaris a gonadotropines i esteroidogènesi en fase fol·licular tardana i va desenvolupar un interactoma incloent gens implicats en la foliculogènesi i l'esteroidogènesi amb una clara agrupació ètnica entre pacients asiàtics i caucàsics. En conclusió, els nostres resultats no donen suport a l'ús rutinari de la variant aïllada de FSHR genotipat per a la predicció d'una hiporesposta inesperada a l'estimulació ovàrica en pacients amb marcadors de reserva ovàrica normals, però suggereixen un paper per a un enfocament multivariant. També, el nostre les troballes posen de manifest la necessitat de tenir en compte l'origen ètnic a l'hora d'actuar estudis farmacogenètics.

El objetivo principal de la estimulación ovárica es maximizar el número de ovocitos recuperados para mejorar las posibilidades de concepción. Los marcadores de reserva ovárica tienen un papel invaluable en la predicción de la respuesta ovárica y el asesoramiento al paciente. Sin embargo, hasta el 40% de los pacientes pueden presentar una hiporespuesta inesperada al tratamiento. En este sentido, se ha propuesto una asociación entre la respuesta ovárica y variaciones genéticas individuales, con variantes del gen del receptor de la hormona folículo estimulante (FSHR) entre las más estudiadas. Estudios anteriores han sugerido una asociación entre las variantes de FSHR y la sensibilidad ovárica y la capacidad de respuesta a gonadotropinas exógenas. Sin embargo, la evidencia disponible es inconsistente debido a la heterogeneidad de los criterios de inclusión, diferentes protocolos de estimulación ovárica y el hecho de que el grupo étnico no se tiene en cuenta los antecedentes. Nuestro grupo planteó la hipótesis de que las variantes de los genes del receptor de FSH (FSHR) y FSH beta (FSHB) podría predecir la ocurrencia de una hiporespuesta inesperada, definida como la recuperación de menos de 10 ovocitos, en pacientes con marcadores de reserva ovárica normales. Para probar nuestra hipótesis diseñamos un estudio de cohorte multinacional multicéntrico prospectivo que incluyó pacientes asiáticas y caucásicas <38 años con marcadores de reserva ovárica normales (hormona antimulleriana (AMH ≥1,1ng/dl o recuento de folículos antrales (AFC) ≥9) que se sometieron a su primer o segundo ciclo de FIV/ICSI en dosis fija de 150 UI de FSH recombinante (rFSH) con un protocolo corto de antagonista de GnRH. Nuestro alcance era triple. Primero, nuestro objetivo fue analizar el impacto del receptor de FSH (FSHR) y variantes del gen FSH beta (FSHB) sobre la respuesta ovárica a la estimulación y la fase folicular tardía esteroidogénesis. En segundo lugar, buscamos analizar el impacto de estas variantes genéticas en resultados reproductivos después del técnicas de reproducción asistida. En tercer lugar, nuestro objetivo fue analizar si la etnicidad afectaba respuesta ovárica a la estimulación y diseñar un panel de 67 variantes genéticas implicadas en la foliculogénesis y esteroidogénesis explorando su distribución según la etnicidad. Según nuestros resultados, las variantes aisladas del FSHR mostraron un efecto estadísticamente significativo sobre la respuesta ovárica y la esteroidogénesis de la fase folicular tardía, aunque de mínima importancia clínica en pacientes con una reserva ovárica normal. Sin embargo, el diplotipo FSHR rs6166/rs1394205 AA/GG mostró una asociación significativa con la respuesta ovárica al aumentar el número de ovocitos recuperados, reduciendo la prevalencia de hiporespuesta y aumentando la índice folículo-ovocito (FOI). La variante FSHR rs6165 se asocia positivamente con la tasa clínica de embarazo (CPR) y tasa de nacido vivo (LBR), mientras que la variante rs6166 se asocia negativamente con la tasa acumulada de nacido vivo (CLBR) después de la FIV en una población de pacientes infértiles con una reserva ovárica normal. Finalmente, hemos identificado diferencias étnicas en la sensibilidad ovárica a las gonadotropinas y la esteroidogénesis de la fase folicular tardía y desarrollamos un interactoma incluyendo genes implicados en la foliculogénesis y la esteroidogénesis con una clara agrupación étnica entre pacientes asiáticas y caucásicas. En conclusión, nuestros resultados no respaldan el uso rutinario del genotipage variantes aisladas del gen FSHR para la predicción de hiporespuesta inesperada a la estimulación ovárica en pacientes con marcadores de reserva ovárica normales, pero sugieren la importancia de un enfoque multigénico. Además, nuestros hallazgos resaltan la necesidad de tener en cuenta el origen étnico al realizar estudios farmacogenéticos.

The main goal of ovarian stimulation is to maximize the number of oocytes retrieved in order to improve the chances of conception. Ovarian reserve markers have an invaluable role in the prediction of ovarian response and patient counselling. However, up to 40% of patients present an unexpected hypo-response to treatment. In this regard, a link between ovarian response and individual genotype has been proposed, with follicle stimulating hormone receptor gene (FSHR) variants being among the most studied. Previous studies have suggested an association between FSHR variants and ovarian sensitivity and responsiveness to exogenous gonadotropins. However, the available evidence is inconsistent due to the heterogeneous inclusion criteria, different ovarian stimulation protocols, and the fact that the ethnic background is often not accounted for. Our group hypothesized that FSH receptor (FSHR) and FSH beta (FSHB) gene variants could predict the occurrence of unexpected hypo-response, defined as the retrieval of less than 10 oocytes, in patients with normal ovarian reserve markers. To test our hypothesis we designed a prospective multicenter multinational cohort study including Asian and Caucasian patients <38 years old with normal ovarian reserve markers (anti-Mullerian hormone (AMH ≥1.1ng/dl or antral follicle count (AFC) ≥9) who underwent their first or second IVF/ICSI cycle in fixed dose 150IU recombinant FSH (rFSH) with a short GnRH antagonist protocol. Our scope was threefold. First, we aimed to analyze the impact of FSH receptor (FSHR) and FSH beta (FSHB) gene variants on ovarian response to stimulation and late follicular phase steroidogenesis. Second, we sought to analyze the impact of these genetic variants on reproductive outcomes following ART. Third, we aimed to analyzed whether ethnicity affected ovarian response to stimulation and designed a panel of 67 gene variants involved in the folliculogenesis and steroidogenesis and explored their distribution according to the ethnic background. According to our results, isolated FSHR variants showed a statistically significant effect on ovarian response and late follicular phase steroidogenesis, albeit of minimal clinical significance in patients with a normal ovarian reserve. However, FSHR diplotype rs6166/rs1394205 AA/GG showed a significant association with ovarian response by increasing the number of oocytes retrieved, reducing the prevalence of hypo-response and increasing the follicle-to-oocyte index (FOI). FSHR variant rs6165 is positively associated with the clinical pregnancy rate (CPR) and live birth rate (LBR), whereas variant rs6166 is negatively associated with the cumulative live birth rate (CLBR) following IVF in a population of infertile patients with a predicted normal response. Finally, we have identified ethnic differences in ovarian sensitivity to gonadotropins and late follicular phase steroidogenesis and developed an interactome including genes involved in the folliculogenesis and steroidogenesis with a clear ethnic clustering among Asian and Caucasian patients. In conclusion, our results do not support the routine use of isolated FSHR variant genotyping for the prediction of unexpected hypo-response to ovarian stimulation in patients with normal ovarian reserve markers but suggest a role for a multi-variant approach. Also, our findings highlight the need to take the ethnic background in consideration when performing pharmacogenetic studies.