兒童馬方綜合征患者原纖維蛋白1基因突變與臨床表型的相關(guān)性研究

孔 煜 李 揚 李玉琳 張曉平 鄭 萍 溫海初 杜 杰

馬方綜合征（Marfan syndrome，MFS）是嚴重遺傳性結(jié)締組織病，為常染色體顯性遺傳，發(fā)病率在1/3 000～5 000[1-2]，MFS臨床表現(xiàn)不一，主要累及眼睛、骨骼、心血管等器官組織。骨骼系統(tǒng)的主要表現(xiàn)包括身材高大，胸廓畸形，蜘蛛指，脊柱側(cè)凸等；眼睛主要表現(xiàn)在高度近視和晶狀體異位；心血管系統(tǒng)主要表現(xiàn)在主動脈根部的擴張以及伴隨的主動脈瘤和主動脈夾層，其他還包括二尖瓣和三尖瓣的脫垂以及鄰近肺動脈的擴張，是MFS患者就醫(yī)和死亡的主要原因[3]。目前，MFS的診斷標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)2010年發(fā)布的修訂版Ghent標(biāo)準(zhǔn)[4]。

MFS主要由編碼原纖維蛋白1的（fibrillin 1，F(xiàn)BN1）基因突變引起[5]，F(xiàn)BN1基因位于人類第15號染色體，有65個外顯子，迄今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過3 000種FBN1基因的突變[6]，每個家庭的突變幾乎都是獨特的，突變方式包括無義、移碼、剪接、插入/缺失以及錯義突變[7]，也包括整個基因和多個外顯子的丟失[2]。

基因型和臨床表型的復(fù)雜多變[8]，對MFS的臨床決策造成了極大的困難。目前，國人對MFS基因型和表型研究十分有限，基因型和表型的關(guān)聯(lián)尚不清楚，本研究試圖分析我院兒童MFS患者FBN1基因的突變譜，尋找FBN1基因新的致病位點，發(fā)現(xiàn)基因型與臨床表型之間的關(guān)聯(lián)，為國人中兒童MFS患者的臨床診療提供理論基礎(chǔ)。

資料與方法

1.研究對象 本研究納入了2014年至2016年間，就診于北京安貞醫(yī)院的30例臨床確診或疑似MFS的兒童患者（年齡＜18周歲），診斷標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)2010修訂版Ghent標(biāo)準(zhǔn)[4]。所有的兒童患者都經(jīng)過專業(yè)醫(yī)師的評估并且有詳細的臨床信息。本研究通過了北京安貞醫(yī)院倫理委員會的審查，所有患者均簽署了知情同意書。所有患者都是漢族人。

2.血液樣本獲取及DNA提取 取兒童MFS患者外周靜脈血2 mL（EDTA抗凝），用QIAamp全血DNA提取試劑盒（QIAamp DNA Blood Mini Kit）提取基因組DNA。

3.Ion AmpliSeq NGS Panel目標(biāo)測序 應(yīng)用Ion AmpliSeq NGSPanel靶向目標(biāo)測序技術(shù)（賽默飛），對FBN1基因目標(biāo)區(qū)域進行NGS測序。針對FBN1基因用AmpliSeq Panel擴增目的片段，進行磁珠純化、鏈霉素標(biāo)記測序。將100 pmol文庫與磁珠結(jié)合在油包水?dāng)U增后，鏈霉素標(biāo)記目的基因，進行Ion PGM上機測序。

4.生物信息學(xué)分析 （1）原始數(shù)據(jù)的處理：①處理原始數(shù)據(jù)生成BAM文件（軟件：Torrent Suite）；②BAM文件分類、索引、再分類去除錯誤的SNP（軟件：Genome Analysis Tool Kit、Samtools）。

（2）信息注釋以及過濾篩選：1）信息注釋包括：基因參考序列、染色體和cDNA位置、氨基酸變化以及相關(guān)公共數(shù)據(jù)庫信息。（軟件：ANNOVAR；數(shù)據(jù)庫：SNP數(shù)據(jù)庫（dbSNP142），千人基因組，外顯子測序計劃（ESP6500），人類外顯子數(shù)據(jù)庫（ExAC03），全基因組數(shù)據(jù)庫（cg60），人類基因突變數(shù)據(jù)庫（HGMD），以及眾多的功能預(yù)測軟件）；2）過濾標(biāo)準(zhǔn)：①在千人基因組，外顯子測序計劃（ESP6500），人類外顯子數(shù)據(jù)庫（ExAC03）中最小等位基因頻率（MAF）＜0.1%；②破壞性突變包括：移碼突變、插入或缺失、終止突變、剪接突變；③非同義突變：a.M-CAP score＞0.025；b.REVEL score＞0.5；c.6項標(biāo)準(zhǔn)中至少符合5項：SIFT＜0.1，Polyphen2＞0.9，CADD score＞30，GERP＞5，Mutation-Taster=“A”or“D”，and LRT=“D”。

（3）篩選結(jié)果分為兩類：已知致病突變和疑似致病突變。

（4）計算患者主動脈根部Z評分：Z評分是一個用來標(biāo)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方法，計算公式是主動脈根徑實測值與平均值的差值（單位為mm）再除以標(biāo)準(zhǔn)差，評分越高代表患者主動脈擴展程度越高。

5.Sanger sequencing驗證 對篩選出的突變合成對應(yīng)的DNA引物，用PCR法進行擴增，用ABI 3730xl測序儀（美 國Applied Biosystems公司）以Sanger測序法進行測序，測序結(jié)果與靶向目標(biāo)測序的結(jié)果進行比對。

6.統(tǒng)計學(xué)分析 所有統(tǒng)計分析均使用SPSS軟件完成。應(yīng)用Shapiro-Wilk檢驗來確定數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。符合條件的分類變量以頻數(shù)（率）表示，使用χ2檢驗或使用Fisher精確概率法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

1.我們對30例兒童先證者進行了基因測序，發(fā)現(xiàn)27例兒童患者攜帶致病或者疑似致病的FBN1突變，其中錯義突變19例，截短突變8例，剪接突變3例（表1）。

2.用主動脈Z評分對兒童MFS患者的主動脈直徑量化結(jié)果 在主動脈Z評分≥3的患者中，大部分患者攜帶截短或者剪接突變（70.0%），小部分患者攜帶錯義突變（30.0%），在主動脈Z評分＜3的患者中，大部分患者攜帶錯義突變（76.5%），小部分患者攜帶截短或者剪接突變（23.5%）。和主動脈Z評分＜3的兒童患者相比，主動脈Z評分≥3的兒童患者有更多的患者攜帶截短或者剪接突變（70.0%vs.23.5%，P＜0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義，故攜帶截短或者剪接突變的兒童患者主動脈擴張的程度更高（表2）。

表1 27例患者FBN1基因突變類型測序結(jié)果

表2 27例患者的主動脈Z評分組間FBN1基因突變類型分布[n（%）]

3.FBN1基因中半胱氨酸相關(guān)基因突變與臨床表型關(guān)系[9]本研究發(fā)現(xiàn)16例攜帶FBN1錯義突變的患者中，按照突變是否和半胱氨酸相關(guān)將患者分為兩個亞組，其中一組有8例攜帶半胱氨酸相關(guān)FBN1突變，另一組有8例攜帶非半胱氨酸相關(guān)FBN1突變，攜帶半胱氨酸相關(guān)突變的兒童患者有更容易出現(xiàn)晶狀體異位的趨勢（P=0.119，表3）。

表3 半胱氨酸相關(guān)FBN1基因突變與晶狀體異位

討論

自Dietz等[5]第一次發(fā)現(xiàn)FBN1基因突變導(dǎo)致MFS已經(jīng)有20余年，F(xiàn)BN1基因編碼的原纖維蛋白1是一種糖蛋白，廣泛的分布在細胞外基質(zhì)中，對彈性纖維的形成至關(guān)重要，F(xiàn)BN1基因的突變會引起原纖維蛋白1的異常，從而引起MFS的一系列表型。人們對這其中的發(fā)病機制進行了深入的研究。有研究認為，F(xiàn)BN1基因突變引起MFS的機制可以用單倍劑量不足和顯性負效應(yīng)兩種機制來解釋，單倍劑量不足指一個等位基因突變后，另一個等位基因能正常表達，但這只有正常水平50%的蛋白質(zhì)不足以維持細胞正常的生理功能；顯性負效應(yīng)指某些蛋白突變后不僅自身無功能，還能抑制或阻斷其他蛋白的作用[3]。近來也有研究發(fā)現(xiàn)，MFS和TGP-β信號通路的異常有關(guān)[10-12]，在MFS患者中，F(xiàn)BN1基因的突變導(dǎo)致TGP-β配體的釋放失控，上調(diào)經(jīng)典和非經(jīng)典TGP-β信號通路，從而導(dǎo)致TGP-β靶基因的過度表達，進而導(dǎo)致原纖維蛋白的異常，引發(fā)MFS的臨床表型。

人們也對MFS基因型和臨床表型的關(guān)聯(lián)進行了大量的研究，但是只獲得了為數(shù)不多的發(fā)現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)FBN1基因發(fā)生半胱氨酸替換與晶狀體異位有關(guān)[9]；攜帶截短或者剪接突變的MFS患者更易發(fā)生主動脈事件[13]；FBN1單倍劑量不足突變的患者更多地出現(xiàn)了雞胸、硬腦膜擴張、皮紋等表現(xiàn)[14]，并且這些患者有更高的風(fēng)險出現(xiàn)主動脈事件和心血管相關(guān)的死亡[15]；FBN1基因第47號外顯子跳躍突變的MFS患者更容易發(fā)生主動脈相關(guān)疾病[16]；FBN1基因24-32號外顯子的突變和新生兒MFS或者嚴重的MFS表型相關(guān)[17]。

本研究是中國人群中少有的有關(guān)兒童MFS患者的研究，我們發(fā)現(xiàn)在中國人群中攜帶截短或剪接突變的兒童MFS患者主動脈擴張的程度更高，相比之下攜帶錯義突變的兒童MFS患者主動脈擴張程度較小，這一發(fā)現(xiàn)和Baudhuin等[13]的發(fā)現(xiàn)，在某種層面上是一致的，他們的結(jié)果提示攜帶截短或剪接突變的患者更易出現(xiàn)主動脈事件（主動脈瘤和主動脈夾層）。

本研究也存在局限性，首先，北京安貞醫(yī)院是中國最大的MFS診療中心之一，這些兒童患者可能都有比較嚴重的表型；其次，患者人數(shù)相對較少，數(shù)據(jù)可能有所偏倚；再者，很多新報道的突變的判定都是基于生物信息學(xué)的分析和相關(guān)軟件的預(yù)測，缺少對應(yīng)的功能學(xué)實驗；在以后的研究中，我們會做出相應(yīng)的改進。

總之，主動脈相關(guān)的表型仍然是MFS患者最嚴重的臨床表現(xiàn)，本研究發(fā)現(xiàn)攜帶截短或剪接突變的兒童MFS患者主動脈擴張的程度更高，這對兒童MFS患者的未來臨床診療具有重要的意義。