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先天性晶状体脱位家系的基因突变分析与产前诊断

2025-03-26 134 上传者：管理员

摘要：目的针对一例产前诊断FBN 1基因突变新生儿家系的临床特征，探讨一个产前诊断FBN 1基因突变新生儿家系的基因突变与其临床表现间的关系，分析产前诊断的重要性，为后续随访和干预治疗提供依据。方法通过采集孕母羊水及父母外周血标本，提取基因组DNA，行全外显子高通量测序，对候选变异进行Sanger测序验证及生物学信息分析。结果该家系成员共有4代9人，有症状者4例，骨骼表现均为四肢指趾修长，3例眼部受累表现为先天性晶体脱位或晶状体半脱位，无心血管系统临床表现。有症状者基因检测均提示FBN 1基因c.6158 G> T杂合突变。结论 FBN 1基因c.6158 G> T杂合突变为该家系的致病突变，为常染色体显性遗传，该位点突变导致第2053号氨基酸由胱氨酸变异为苯丙氨酸，为我国人群中的首次报道。产前诊断有助于早期明确诊断，为后续干预治疗及随访提供依据。

关键词：
FBN 1基因
FBN1
产前诊断
先天性晶状体脱位
新生儿
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原纤维蛋白-1(fibrillin-1,FBN1)基因突变与结缔组织的常染色体显性疾病相关,FBN1基因定位于15q12.1,基因全长235kb,由65个全外显子构成,其主要编码为由糖蛋白组成的纤维蛋白[1]｡FBN1基因突变可导致其编码的蛋白异常,引起一系列Ⅰ型纤维蛋白病,包括晶状体脱位(ectopialenths,EL)､马凡综合征(Marfansydrom,MFS)､Weill-Marchesani综合征､硬皮病等[2]｡FBN1基因突变的基因型和表现型呈现出多种多样,异质性很大｡表型的表现及其严重程度取决于致病性FBN1基因的突变位置[3]｡本文回顾性分析1例FBN1基因突变的新生儿的临床资料及其家系的基因检测结果,进一步认识FBN1基因突变及其临床表现的关系｡遗传学检查早期诊断可以减少并发症,为后期干预治疗提供依据,提高生活质量｡

1、资料与方法

1.1研究对象患儿,女,产前检查胎儿FBN1基c.6158G>T位点杂合突变,出生后1h收入新生儿科｡患儿系G1P1,胎龄40+2周,顺产出生,生后Apgar评分1min—9分(肤色扣1分),5min—10分,10min—10分,出生体质量3360g,身长52cm,头围34cm,胸围33cm｡入院后查体:体温36.5℃,脉搏136次/min,呼吸45次/min｡神清,精神反应可,头颅无明显畸形,双肺呼吸音粗,未闻及干湿啰音｡心率136次/min,心律齐,脊柱无畸形,四肢远端指趾细长(图1),拇指征阳性,双腕部过度屈曲,四肢远端指趾肌张力减弱,拥抱反射存在,吸吮反射存在,握持反射存在｡

图1患儿四肢指(趾)远端特征

家族史:4代共9人(图2),患儿母系家族中女性平均身高165cm以上,男性身高175cm以上,身材较瘦,四肢修长表现明显,无心血管系统临床表现｡患儿姑婆(先证者Ⅱ3)因EL,外院完善基因检测提示FBN1基因c.6158G>T(p.C2053F)杂合突变,可能致病,心血管系统检查无异常｡患儿外公(Ⅱ2),晶状体半脱位,肢体修长表现不明显,心血系统检查无异常,基因检测提示FBN1基因c.6158G>T(p.C2053F)杂合突变,可能致病｡患儿母亲(Ⅲ2)晶状体半脱位,孕15周提取羊水行家系全外显子检测提示FBN1基因c.6158G>T(p.C2053F)杂合突变,可能致病｡患儿父亲(Ⅲ1)表型正常｡辅助检查:生化､肝肾功能､电解质､三大常规未见异常｡心脏彩超:未见异常｡头颅､腹部､泌尿系彩超未见异常｡眼科会诊:未见EL｡

图2FBN1基因突变家系图

1.2研究方法

1.2.1DNA提取患儿母亲孕15周行羊水穿刺抽取羊水2mL,并分别抽取父母静脉血2mL置于含乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝试管中送检,采用MaxwellRSC血液基因组DAN提取试剂盒(中国Magen公司)从羊水及外周血中提取基因组DNA｡

1.2.2全外显子组测序由云康基因公司进行文库建设｡用生物素化寡核苷酸探针库(IDT,美国)捕获基因组DNA,在IlluminaNovaseq6000平台上进行高通量测序,检测范围为人类基因组20000多个基因的全部外显子区域和毗邻内含子20bp区域｡

1.2.3基因变异的致病性分析在变异位点的筛选过程中,参考hg19/GRCh37人类基因组版本,筛选HGMD､Clinvar､OMIM､1000Genome､dbSNP､ExAC､GenomAD注释数据库和人群数据库当检出的致病或可能致病变异对应的疾病为常染色体隐性遗传模式时,采用NGS和/或Sanger测序以确保该基因编码序列的覆盖率达到100%｡最后根据美国医学遗传学与基因组学学会(AmericanCollegeofMedicalGeneticsandGenomics,ACMG)制定的遗传变异分类标准与指南对变异位点的致病性进行判读｡

1.2.4Sanger测序验证抽取患儿父亲､母亲的外周静脉血,根据阳性变异位点设计引物,对相应序列进行Sanger测序验证｡

2、结果

2.1基因测序结果全外显子组测序提示患儿FBN1基因第49外显子存在c.6158G>T(p.C2053F),杂合突变｡其父亲未见携带此变异｡该家系中其他患者(Ⅱ2､Ⅱ3､Ⅲ2)均为c.6158G>T(p.C2053F),杂合突变｡Sanger测序验证了上述发现(图3)｡

2.2致病性分析该基因突变导致编码蛋白的第2053位氨基酸由半胱氨酸变成苯丙氨酸｡该变异位于cbEGF-like结构域中(VCEP)｡该变异改变了FBN1基因钙结合EGF样蛋白结构域内的半胱氨酸残基,可能对二硫键的配对造成影响,导致蛋白的结构和功能被破坏｡REVEL功能预测软件结果偏致病性变异,预测值为0.828｡根据ACMG遗传变异解读标准和指南,判断该位点突变为可能致病｡

3、讨论

EL是指悬韧带功能异常,晶状体从正常位置移位[4]｡先天性EL是一种结缔组织病,通常为常染色体显性遗传,但也有研究[5-6]报道了先天性EL为常染色体隐性遗传｡EL可以独立发生,也可以作为全身性疾病的表现,如MFS､Weill-Marchesani综合征和高胱氨酸尿症等,其中最常见的为MFS｡MFS是一种遗传性结缔组织疾病,病变主要累及眼部､心血管和骨骼系统｡2010年新修订的Ghent-2标准[7]指出对于散发性或家族性病例,如果存在晶状体异位但缺乏主动脉相关体征且未检测到与主动脉病变相关的FBN1基因突变,建议使用“晶状体异位综合征”的诊断｡该家系中主要以眼部受累为主,骨骼系统轻度受累,家系中有基因突变患者目前无明显心血管疾病表现｡根据最新Ghent标准,该家系目前只能诊断为“晶状体异位综合征”,需进一步随访可能存在的主动脉根部进行性扩张｡

图3患者Ⅳ1及Ⅲ2FBN1基因c.6158G>T(p.C2053F)杂合突变

目前研究发现,先天性EL与FBN1基因突变密切相关｡FBN1基因在1986年由SAKAI发现并命名[8]｡晶状体悬韧带结构骨架主要由原纤维蛋白-1形成,FBN1基因的突变导致原纤维蛋白-1结构和功能异常,进一步影响晶状体悬韧带的正常功能[9]｡截止到2022年11月,收录在册的FBN1突变类型有4487种,与EL相关突变有510个位点｡FBN1突变约有72%为错义突变,这些突变主要通过半胱氨酸的替换突变来影响EL表型｡SCHRIJVER等[10]研究中发现约76.9%的EL患者是由于类表皮生长因子(EGF)区结构域中半胱氨酸的替换所致｡FAIVRE等[11]总结1013例FBN1基因突变患者发现,半胱氨酸残基的变异更容易发生EL,而发生心血管系统疾病的概率较低｡该家系中FBN1基因c.6158G>T(p.C2053F)杂合突变,该位点位于49号外显子,编码区第6158号核苷酸由鸟嘌呤变异为胸腺嘧啶导致第2053号氨基酸由半胱氨酸突变为苯丙氨酸,该变异改变了FBN1基因钙结合蛋白EGF样蛋白结构域内的半胱氨酸残基,可能对二硫键的配对造成影响导致蛋白的结构和功能被破坏｡

先天性EL患者常表现为单眼或双眼EL,患者的临床表现会随着年龄的增长逐渐加重,可引起继发性青光眼､白内障以及脉络膜视网膜炎等并发症｡STHENEUR等[12]随访259例携带FBN1基因突变的MFS患儿发现,EL发生率0~6岁时为66%,15~17岁为72%,这说明EL是一个早期迹象,主要发生于儿童期及青春期｡在ERKULA等[13]的研究中,在12.5%的3岁前MFS儿童和45%的4~5岁MFS儿童中观察到EL｡FAIVRE[14]等在57%的10岁以下儿童中发现EL｡我国目前尚未建立完善的儿童眼保项目,且年幼儿正常的视觉认知尚未形成,语言表达能力有限,无法主动正确表达视觉异常,因而视觉异常不易被发现,只有观察仔细的家长或医生怀疑合并EL疾病时才会完善眼视光系统的检查｡儿童期或青春期的不对称EL会影响视觉的正常发育,可导致严重且不可逆的弱视[15]｡因此治疗的目标是达到最佳视力潜能,恢复视力,减少弱视和失明的发生｡同时如果合并全身系统疾病,需要综合考虑患者的眼部及全身因素进行个体化治疗｡患者的临床表现会随着年龄的增长逐渐加重,该家系成年患者均有不同程度EL,本例患儿应在儿童期及青春期定期完善眼底检查,同时患儿应避免高强度的静态运动如举重及接触性运动以保护晶状体,建议中强度的动态运动如:散步､游泳､自行车等｡

但也有研究[16]认为,EL可能不是一种独立的诊断,而是一种轻度的MFS｡目前广泛运用的2010年修订版Ghent-2标准中FBN1基因突变已经被纳入诊断标准｡MFS以常染色体显性遗传方式遗传｡目前研究[17]发现大约75%的MFS患者的致病基因可遗传至父母,并且MFS患者的每个孩子都有50%的机会遗传此疾病｡一旦在家庭成员中发现FBN1致病性突变,就可以在妊娠期进行产前诊断｡产前诊断是预防单基因遗传病患儿出生的主要手段｡产前诊断可以早期识别单基因病患儿并判断预后,经产前诊断后确诊后可早期判断胎儿预后,孕妇可选择终止妊娠｡目前单基因病尚无根治方法,二代测序技术的发展为胚胎植入前遗传学诊断提供了新的检测方法,通过胚胎植入前遗传学诊断和产前诊断可以预防高危患儿出生｡1996年,HARTON等[18]通过巢式PCR技术对MFS患者进行了第一次植入前基因检测治疗｡CHEN等[19]运用胚胎植入前基因检查的方法帮助2个家庭成功产下无FBN1基因突变的健康新生儿｡VLAHOS等[20]介绍了1例无临床表现但有马凡家族史的患者,体外受精并对胚胎行植入前进行遗传学诊断,挑选无致病基因胚胎并成功诞下一个健康男婴｡截至目前已有多项报道运用产前遗传学诊断方法筛选胚胎中的致病基因突变[21-22]｡

综上所述,FBN1基因突变的基因型和表现型呈现出多种多样,异质性很大的特点｡本家系主要以先天性EL为主要表型,基因突变位点为FBN1c.6158G>T,目前国内尚未有报道明确该位点突变的相关表型｡FBN1基因突变为常染色体显性遗传,产前遗传诊断对于有FBN1基因突变高遗传风险的家庭意义重大,为后续干预治疗及随访提供依据,胚胎植入前遗传学诊断可以预防高风险患儿出生,有助于优生优育｡

参考文献:

[8]李宝珠,舒晓蓉,陈仁华,等.马方综合征分子遗传学研究进展[J].中国当代医药,2016,23(12):15-18.

[15]刘思源,刘欣欣,叶倩,等.先天性晶状体脱位的治疗及预后研究进展[J].眼科学报,2024,39(8):424-430.

基金资助:广东省科技计划项目(编号:2020A1414010111);

文章来源:潘桂贤,李思涛,郝虎,等.先天性晶状体脱位家系的基因突变分析与产前诊断[J].实用医学杂志,2025,41(06):824-828.