1 例環(huán)狀22 號染色體伴22q13.3 微缺失綜合征患兒的遺傳學(xué)分析

汪偉偉，楊廣明，賀薷萱，陳哲暉，田亞平，楊艷玲，沈 鳴

1 解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究部，北京 100853；2 北京大學(xué)第一醫(yī)院 兒科，北京 100034

染色體異常包括染色體數(shù)目異常和結(jié)構(gòu)異常，是導(dǎo)致遺傳性綜合征的重要原因。環(huán)狀染色體屬于染色體結(jié)構(gòu)異常，多數(shù)為新發(fā)變異，新生兒發(fā)病率約為1/50 000[1]。D、G 組染色體最常形成環(huán)狀染色體[2]。22 號染色體屬于G 組染色體，其長臂近端區(qū)域存在低拷貝重復(fù)序列(low copy repeats，LCR)，因此容易斷裂并表現(xiàn)出相關(guān)疾病[3]。由于部分病例的缺失片段較小，傳統(tǒng)的G 顯帶技術(shù)很難發(fā)現(xiàn)，因此CMA 技術(shù)對染色體的微小變異檢測具有獨(dú)特的優(yōu)勢。本研究應(yīng)用CMA 技術(shù)聯(lián)合染色體核型分析對1 例22 號環(huán)狀染色體的患兒進(jìn)行了遺傳學(xué)分析，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

對象與方法

1 研究對象 患兒，男，6 歲8 個月，2018 年因“行為異?！本驮\于北京大學(xué)第一醫(yī)院?；純合档? 胎第2 產(chǎn)，足月順產(chǎn)，出生體質(zhì)量3.5 kg，未有其他異常，Apgar 評分不詳。出生2 d 后曾因便血，伴納奶差入院。頭顱CT 考慮缺血缺氧性腦病(中度)，少量蛛網(wǎng)膜下腔出血。2 歲半會走，發(fā)熱抽搐數(shù)次?，F(xiàn)智力、運(yùn)動落后，自言自語，有時(shí)興奮，睡眠差，易感染。診斷為發(fā)育落后，自閉癥，癲癇。

2 染色體核型分析 經(jīng)患兒父母知情同意后，抽取患兒靜脈血3 mL，采用肝素抗凝管，常規(guī)進(jìn)行外周血淋巴細(xì)胞培養(yǎng)72 h，行高分辨染色體核型制備，G 顯帶，在顯微鏡下觀察并分析染色體核型。

3 SNP array分析采集患兒和父母外周血各3 mL，采用QIAamp DNA Blood mini kit 試劑盒(Qiagen 公司，德國)，按照試劑盒說明書進(jìn)行DNA 提取。CMA 應(yīng)用CytoScan 750K SNP Array微陣列芯片(美國Affymetrix 公司) 進(jìn)行檢測，用Affymetrix Chromosome Analysis Suite Soft 軟件對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，檢索UCSC、NCBI、ClinGen和DECIPHER 等數(shù)據(jù)庫并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，參考美國醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG) 2019 年指南，對芯片的檢測結(jié)果進(jìn)行致病性分析。

結(jié)果

1 外周血染色體核型分析結(jié)果 患兒染色體G 顯帶核型分析結(jié)果為46,XY,r(22)(p13q13.3)(圖1)。

圖1 患兒染色體G 顯帶核型圖譜A：核型分布圖；B：核型排列圖；C：環(huán)狀22 號染色體模式圖Fig.1 Patient’s chromosome analysis by G-banding technique A:Metaphase chromosomes in a cell;B:G-banded karyogram;C:Idiogram of ring chromosome 22

2 CMA 檢測結(jié)果 患兒父母結(jié)果均未見異常，患兒在22 號染色體q13.31q13.33(46276401-51197766)區(qū)段存在4.9 Mb 的缺失，內(nèi)含42 個OMIM 基因，包含SHANK3 基因(圖2)。

圖2 患兒CMA 檢測發(fā)現(xiàn)22q13.31q13.33 區(qū)存在4.9 Mb 缺失A：圖中紅色區(qū)域代表缺失；B：缺失區(qū)域包含關(guān)鍵基團(tuán)SHANK3Fig.2 CMA identified a 4.9 Mb deletion at 22q13.3 A:Red area means deletion;B:The deletion includes the key gene SHANK3

討論

22 q13.3缺失綜合征(phelan McDermid syndrome，PMS)與22 號染色體長臂q13.3 區(qū)域缺失相關(guān)，被認(rèn)為是自閉癥和智力障礙的常見原因之一。PMS 最早報(bào)道于1985 年[4]。隨后的數(shù)據(jù)表明，75% 的病例都存在22 號染色體長臂部分缺失[5-6]。1999 年，Dunham 等[7]確定了PMS 的3 個候選基因，分別是ACR、SHANK3 和RABL2B。2001 年，Bonaglia 等[8]報(bào)道的1 例PMS 患者因?yàn)閮H涉及SHANK3 基因，從而認(rèn)為SHANK3 可能是關(guān)鍵基因。2002 年Anderlid 等[9]通過熒光原位雜交技術(shù)將PMS 的關(guān)鍵區(qū)域縮小到了100 kb 區(qū)域。2003 年，Wilson 等[10]分析了56 例PMS 患者后，最終確認(rèn)SHANK3 是PMS 的關(guān)鍵致病基因。

SHANK3 基因主要在大腦皮質(zhì)和小腦中表達(dá)，轉(zhuǎn)錄的蛋白是谷氨酸能神經(jīng)元突觸后密度蛋白的主要支架[11]。該蛋白被認(rèn)為能夠促進(jìn)神經(jīng)元樹突棘的形成和生長，促進(jìn)其功能[12]。因此，SHANK3 基因缺失或功能喪失(loss-of-function mutation，LOF) 被認(rèn)為是PMS 神經(jīng)學(xué)癥狀的原因[5,13]。PMS 患者臨床表現(xiàn)多樣，如肌張力減退、語言發(fā)育遲緩、自閉癥、頭面異常、并指和腎功能異常等[14-17]。相關(guān)研究證明癥狀的數(shù)量和嚴(yán)重程度與缺失片段的大小呈正相關(guān)[18-19]。SHANK3基因突變也會導(dǎo)致自閉癥和智力障礙[20-22]。且大多數(shù)LOF 突變都位于PDZ 和SAM 結(jié)構(gòu)域之間，表明SAM 結(jié)構(gòu)域?qū)HANK3 功能至關(guān)重要[23]。SHANK3 基因單倍劑量不足是該綜合征的主要致病原因[11]。

本例患兒的核型結(jié)果顯示22 號染色體呈環(huán)狀，但無法明確是否存在染色體片段的缺失以及缺失區(qū)域。對患兒和父母行CMA 發(fā)現(xiàn)，患兒22q13.3 存在4.9 Mb 的缺失，與22q13.3 缺失綜合征重疊，缺失區(qū)域涉及48 個蛋白質(zhì)編碼基因，致病基因11個，包括ALG12、ARSA、MLC1、SCO2、SHANK3、TUBGCP6 等。父母未見缺失，說明本例患兒是新發(fā)突變，該患兒除有自閉癥相關(guān)癥狀外，還有癲癇癥狀，與部分報(bào)道一致[24-25]。

有學(xué)者觀察到PMS 患兒的運(yùn)動和自主技能的退化通常在童年中期就表現(xiàn)出來[26]。但這些缺陷在年齡小的患者身上反而并不明顯[27]。這些認(rèn)知發(fā)展也不會隨時(shí)間推移得到改善[28]。也有學(xué)者認(rèn)為年齡的增長對PMS 患者的行為功能起到了改善作用[29]。

基于PMS 患者的不同臨床表型，通過對22q13末端缺失包含的108 個基因與臨床表型關(guān)系的研究，可為更深入地了解該綜合征提供信息[16]。