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FBN1基因罕見的體細(xì)胞嵌合體導(dǎo)致馬凡綜合征

發(fā)布時(shí)間：2021-03-10 19:00:00來源：

近期，在《Genetics in Medicine》雜志上發(fā)表了題為“Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome”的文章，該研究團(tuán)隊(duì)對5000多名疑似馬凡綜合征（MFS）的患者進(jìn)行了分子檢測，發(fā)現(xiàn)1961名患者至少攜帶1種FBN1雜合致病性變異。其中5例有癥狀的MFS患者，攜帶5種不同的FBN1嵌合致病性變異。這5例散發(fā)性嵌合患者均表現(xiàn)出典型的MFS特征。結(jié)合文獻(xiàn)，這些罕見的發(fā)現(xiàn)涉及單核苷酸變異和拷貝數(shù)變異。

背景介紹

馬凡綜合征（MIM 154700，MFS）是一種遺傳性結(jié)締組織疾病，發(fā)病率約為1/5000。在這種疾病中，許多系統(tǒng)都會(huì)受到表型變化和致命并發(fā)癥的影響，如心血管（胸主動(dòng)脈瘤和夾層）；眼睛（晶狀體異位）；骨骼（具有可識別的特征，如脊柱側(cè)凸、蜘蛛指（趾）、漏斗胸、雞胸等）。在大多數(shù)MFS患者中發(fā)現(xiàn)FBN1(編碼原纖維蛋白1)基因的雜合致病變異。

由于合子后的新發(fā)變異，從單個(gè)受精卵發(fā)育而來的個(gè)體具有兩個(gè)或更多不同基因型的細(xì)胞群，這種個(gè)體稱為嵌合體。變異可以發(fā)生在體細(xì)胞中并且只包含在少數(shù)組織中（體細(xì)胞嵌合），它可以發(fā)生在生殖細(xì)胞中（生殖細(xì)胞/性腺嵌合），或者它可以發(fā)生在產(chǎn)生體細(xì)胞和生殖細(xì)胞混合嵌合的早期前體細(xì)胞中（生殖細(xì)胞和體細(xì)胞均發(fā)生嵌合）。

研究對象

臨床診斷以修訂的Ghent病理學(xué)為基礎(chǔ)。1996年至2020年間，對全國范圍內(nèi)5000多名未經(jīng)篩選的疑似MFS患者進(jìn)行分子診斷。

研究方法

通過Sanger測序或下一代測序（NGS）捕獲panel（28個(gè)基因）檢測，且同批實(shí)驗(yàn)的24名患者數(shù)據(jù)進(jìn)行拷貝數(shù)變異（CNV）分析。

研究結(jié)果

對5000多名疑似MFS患者進(jìn)行了分子檢測，發(fā)現(xiàn)1961名患者至少攜帶1種FBN1雜合致病性變異。其中65%的患者有家族史，而其余散發(fā)的病例中，有258例患者被證實(shí)是新發(fā)病例，占所有患者的13%（如圖1）。此外，有23例患者發(fā)現(xiàn)了親本嵌合體，特別地，MFS中報(bào)道的第一個(gè)病例是體細(xì)胞和生殖細(xì)胞嵌合體。在臨床層面，23例患者均無癥狀。在文獻(xiàn)中，只有2例有癥狀的MFS患者攜帶FBN1嵌合致病性變異。

圖1. 在實(shí)驗(yàn)室檢測到FBN1致病性變異的所有馬凡綜合征（MFS）患者中，散發(fā)性和家族性病例的分布

然而，其中5例有癥狀的MFS患者，攜帶5種不同的FBN1嵌合致病性變異。在這5例病例中，整個(gè)FBN1基因的覆蓋深度最小為90 reads（平均深度：患者1至5分別為422、453、478、235和927）。在4例病例中（患者1至4）鑒定出4種不同的單核苷酸變異，等位基因分?jǐn)?shù)異常低（分別為26%、18%、20%和24%）。利用靶向Sanger測序和PCR以及適當(dāng)?shù)拿盖凶C實(shí)了這些嵌合變異的存在（如圖2）。

圖2. 患者1和2的嵌合致病性變異確認(rèn)的結(jié)果

注：外顯子24（患者1，a）和外顯子25（患者2，d）的靶向Sanger測序?；颊?和4獲得了相似的測序圖譜。使用MspI酶（患者1，b，c）或TaaI酶（患者2，e，f）的酶切圖譜和酶切結(jié)果。

在患者1中發(fā)現(xiàn)的變異（c.3037G>A–p[Gly1013Arg]）影響一個(gè)高度保守的甘氨酸，在轉(zhuǎn)化生長因子-β結(jié)合蛋白域3中是一致的，并且已經(jīng)在UMD-FBN1數(shù)據(jù)庫中的10個(gè)先證者中報(bào)道這個(gè)變異?；颊?在內(nèi)含子25中檢測到一個(gè)內(nèi)含子變異（c.3208+2T>A）。這種變異影響內(nèi)含子25的一致供體剪接位點(diǎn)，預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)含子的異常剪接，對蛋白水平產(chǎn)生重大影響。在患者3和4中發(fā)現(xiàn)的兩種嵌合變異分別影響鈣結(jié)合表皮生長因子域12和19中的半胱氨酸。已知這兩種致病性變異（已經(jīng)在UMD-FBN1數(shù)據(jù)庫中報(bào)道過）影響固有二硫鍵的形成且破壞結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象。在CNV分析過程中，患者5 CNV比率為中間值（范圍為0.73到0.78），因此懷疑其存在FBN1基因外顯子45到49的嵌合缺失（如圖3）。定量PCR證實(shí)，與對照組相比，外顯子45、47和49的相對數(shù)量為75-80%。通過長片段PCR檢測缺失斷點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)9128bp的缺失（c.5546-750_6163 + 1205del）。這5個(gè)外顯子的缺失預(yù)計(jì)將導(dǎo)致206個(gè)氨基酸的框內(nèi)缺失，但不能通過轉(zhuǎn)錄分析證實(shí)。

在臨床方面，這5例具有嵌合致病性變異的患者均為散發(fā)性病例。他們都沒有孩子，而且在有父母樣本的情況下，他們未受累的父母也未攜帶致病性變異。5例中有4例是在嬰兒期確診的，且表現(xiàn)出通常在雜合子患者中發(fā)現(xiàn)的典型MFS特征，伴有升主動(dòng)脈擴(kuò)張和/或晶狀體異位，且系統(tǒng)評分為6-9分。另1例（患者4）在48歲時(shí)接受A型主動(dòng)脈夾層急診手術(shù)后確診，臨床檢查不完整。

圖3. 患者5中FBN1嵌合外顯子缺失的特征

注：（a）使用下一代測序（NGS）捕獲panel（28個(gè)基因）檢測拷貝數(shù)變異（CNV）的散點(diǎn)圖。（b）來自NGS的FBN1基因第42至52號外顯子的CNV比率數(shù)據(jù)。（c）外顯子49的相對定量（從左到右的樣本：患者母親、患者血樣1、患者血樣2、雜合缺失對照、陰性對照1、2和3）。外顯子45和47也獲得了類似的圖譜。（d）先證者FBN1基因缺失斷點(diǎn)的示意圖。

結(jié)論

在MFS患者的分子診斷中不應(yīng)忽視嵌合致病性變異，并保證生物信息學(xué)分析中使用參數(shù)的適應(yīng)性。目前5例有癥狀的MFS患者攜帶FBN1嵌合致病性變異，這進(jìn)一步證實(shí)了一個(gè)事實(shí)，即明顯無癥狀的嵌合父母應(yīng)進(jìn)行完整的臨床檢查和定期的心血管隨訪。建議對于沒有發(fā)現(xiàn)單核苷酸致病性變異或外顯子缺失/重復(fù)的典型MFS患者，應(yīng)由NGS捕獲panel檢測，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兞空{(diào)用分析。

參考文獻(xiàn)：Arnaud P, Morel H, Milleron O, et al. Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome. Genet Med. 2021 Jan 25.