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全外显子组测序在德朗热综合征诊断中的应用

2019-11-01杨黎明张华袁路谭鑫张富青

实验与检验医学 2019年5期
关键词:外显子变异基因组

杨黎明,张华,袁路,谭鑫,张富青

(郑州市妇幼保健院,河南 郑州45000)

德朗热综合征 (Cornelia de Lange syndrome,CdLS)是一种罕见的、多为散发的、常累及多个器官及组织的遗传性疾病。其典型特征为特殊面容、生长迟滞(宫内及出生后)、多毛症、上肢缺陷。IQ值介于30~102之间,很多患者有自闭及自我伤害的倾向。该疾病在人群中的发病率大概为1/10000,目前认为没有种族和性别差异[1]。

1 材料与方法

1.1 材料 患儿,女,1天 G39+2周,因臀位剖宫产娩出,羊水III度污染,阿氏评分1分钟8分,皮肤颜色,呼吸各扣1分。患儿系第1胎第1产,脐带短、细,胎盘小,出生体重1800g,因足月儿小于胎龄急诊转入我院重症监护室。体格检查,(见图1):身长 39cm,头围 30.5cm,胸围 30.5cm;足月小样貌,发育异常,营养差,神志清,精神反应欠佳;颅面部畸形:弓形眉(一字眉),浓眉,睫毛长,鼻梁扁平而宽,人中长;肢体畸形:四肢短小,梭形手,手指及脚趾指端短小,双手指关节异常(只有2个指节),四肢肌张力高;全身多毛,喂养困难(多次呕吐)。B超提示动脉导管未闭,卵圆孔未闭。患儿父亲23岁,母亲22岁,均体健,家族中无遗传病史,无血液病,精神病史,无传染性家族史。母孕早期感冒一次,具体服药情况不详;血糖血压正常,孕期围产保健情况不详。根据临床资料,怀疑Cornelia de Lange综合征。

1.2 方法 考虑到可能合并有其他的遗传病,经与患者父亲沟通同意后,取患儿外周血进行全外显子组基因测序(WES)以及拷贝数变异(CNV)检测。如果发现阳性突变,则采集患儿父母外周血进行Sanger测序技术验证突变位点,以确定该突变是否为新发突变。CNV检测主要用于检测染色体非整倍体或100Kb以上已知的、明确的致病基因拷贝数变异。

图1 患儿外观

外显子组是指基因组中全部外显子区域的集合,它(人类基因组的蛋白编码区域)代表不到2%的人类基因组,却包含约85%的已知致病变异[2]。全外显子组基因测序(WES)是指运用目标序列捕获技术将全基因组中的全部外显子序列捕获并进行高通量测序,一次检测人类基因组中约20,000个目标基因的分析方法。它只对基因组的编码区域进行测序,这样便将资源集中到最可能会影响表型的基因,因此能够缩短周转时间和节约成本。对单个和多个个体的全外显子测序是寻找罕见病、复杂病或孟德尔病致病变异的常用方法。研究发现NGS技术所测得的变异中有多达2%难于重复,因此需要使用Sanger测序进行验证[3]。Sanger测序法的优势是其测序读长能够达到1,000bp,并且测序的准确率高达 99.999%[4]。

2 结果

德朗热综合征可分为[5]:I型:标准型,患者具有典型的颅面部特征,骨骼异常改变,宫内发育迟缓,中度到重度精神运动迟滞,若伴有严重畸形导致死亡。II型:温和型,患者具有与类型I相似的面部特征,轻度至临界精神运动迟滞,程度较轻的宫内和产后发育迟缓,没有严重畸形或畸形程度不如I型 。III型:拟CdLS,患者具有类似CdLS的表型,主要由于染色体非整倍体改变或暴露于致畸环境中所致。

2.1 CNV结果 未检出染色体非整倍体或100Kb以上已知的、明确的致病基因拷贝数变异(CNVs)。2.2全外显子组检测结果显示 根据美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)指南(Richards et al,2015),提示基因NIPBL的c.5567G>T突变为一个致病突变位点。该突变发生在Armadillo-like helical功能结构域,在进化上保守,具有潜在的功能影响;经SIFT和Polyphen等对其进行蛋白功能预测,结果显示为有害,且对该致病位点进行了Sanger测序验证。因此,该患儿确诊为德朗热综合征I型患者。该突变在其父母标本中均未发现,是一个新发突变。如下图基因序列所示:BE0596为患儿,BE0596F为父亲,BE0596M为母亲;患儿NIPBL:NM_133433.3:exon29:c.5567G>T:p.R18561,父母均正常。见图2、图3。

图2 WES技术检测结果

图3 WES技术检测基因序列分析

3 讨论

德朗热综合征又名阿姆斯特丹侏儒症,是一类多器官发育畸形的遗传病。该病的临床表现[1]:(1)宫内及产后生长发育迟缓(68%);(2)肌张力高(100%);(3)颅面部畸形睫毛长且卷曲(99%)、多毛症(78%)、浓眉连眉(98%)、扁平鼻梁(85%),人中长而扁平(94%),上唇薄而下翻(94%),鄂弓高(86%);(4)骨骼异常上肢异常多于下肢异常,也可见四肢均短小(93%),小手、小脚,指关节异常,第5指侧弯(74%);5)胃食管反流,喂养困难。 Kline 等[6]报道了CdLS患者的先天畸形包括:厚而粗的睫毛(99%),连眉、弓形眉(98%),长人中(94%),小手和脚有细尖(90%)等。Mingyan Hei等[7]研究报道的20例中国德朗热综合征患者的临床特征也证实了这些特征的发生频率大致相同。Sielicka D等[8]研究也报道其特殊面容:弓形眉、连体眉、长人中、耳位低、上唇薄,颚/颌小。本例患者的临床表现中存在生长发育迟缓、颅面部畸形、多毛症、浓眉连眉指关节异常以及喂养困难与CdLS的症状相符,且基因检测也进行了确诊。

约65%的CdLS患者主要是由以下几个基因突变导致[9],NIPBL(5p13.2)占 50%~60%,SMC1(Xp11.2)及 SMC3(10q25)占 5%左右;此外,RAD21和HDAC8也是导致CdLS的常见致病基因。Krantz ID等[10]的研究也证实,60%病例为NIPBL基因突变,少部分为SMC1、SMC3基因突变。NIPBL基因突变的患者比非NIPBL基因突变患者表型更严重,患者生长发育迟缓、上肢畸形及语言发育迟缓都更加显著[9-12]。该患儿属于NIPBL的基因位点c.5567G>T突变,且是一个致病突变位点。其遗传方式分为2种:常染色体显性遗传(NIPBL、SMC3),X连锁显性遗传(SMC1)。超过99%的CdLS都是散发病例,是由新发突变导致的。该患儿父母检测结果均正常,属于新发突变。目前,国内报道的基因突变病例均为NIPBL基因发生突变[13]。如果父母为NIPBL导致的患者,则其后代均有50%的发病率;若父母为正常个体,则先证者的同胞患病率为0.5-1.5%。该患者基因检测采用全外显子组测序的方法进行。由于其对目标区域的覆盖度更高,有利于基因变异的检出,提高遗传疾病的诊断率。2016年NATURE发表的一项前瞻性的全外显子组测序的评估[14],此篇文献结果显示,其诊断阳性率可高达57.5%,相对于传统方法提高4成的诊断率;32.6%检测阳性的患者,因此调整了治疗方式,对他们的生活质量或者生命延长可有实质性的帮助。因此,专家认为全外检测已可成熟应用在儿科,且建议针对疑似单基因疾病的患者,应把全外当成第一线检测工具。2016年一篇发表在《European Journal of Human Genetics》上的文章显示[15],全外显子组测序对未确诊疾病的诊断率比经典遗传诊断方法还高。鉴于本例的报道,以及疑似单基因遗传病的患儿,全外显子测序应是一项查找病因,提高确诊率的良好手段。另外,如检测结果发现,父母也有携带变异基因,可提示父母于再生育时做相关基因的检测,避免患儿再发风险。

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