3例CHDFIDD患兒的分子遺傳學(xué)分析及文獻(xiàn)復(fù)習(xí)

趙靜 宣小燕 李紅英 陳政芳 范曉萱 趙曉科

基金項(xiàng)目：江蘇省婦幼保健協(xié)會(huì)科研基金（FYX202013）

作者單位：210008? ?南京，南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院? 南京兒童醫(yī)院

通信作者：趙曉科，E-mail： xiaokezhao@vip.163.com

【摘要】目的 分析先天性心臟缺陷、面部畸形和智力發(fā)育障礙［CHDFIDD，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶13（CDK13）相關(guān)疾?。莼純旱呐R床表型及基因突變情況，探討其遺傳學(xué)病因。方法 采用芯片捕獲高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)3例CHDFIDD患兒及其父母的基因組DNA進(jìn)行全外顯子組測(cè)序，對(duì)疑似致病突變進(jìn)行Sanger測(cè)序驗(yàn)證和生物信息分析。以“CDK13 基因”“CDK13相關(guān)疾病”為檢索詞，檢索中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2024年2月的文獻(xiàn)；以“CDK13”“CDK13-related disorder ”“CHDFIDD”為檢索詞，檢索PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2024年2月的文獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。結(jié)果 全外顯子組測(cè)序結(jié)果均提示3例患兒存在CDK13基因雜合突變，分別為c.2572C>T （p.Leu858Phe）、c.2579G>A（p.Arg860Gln）和c.2602C>T （p.Arg868Trp），Sanger測(cè)序也證實(shí)了3種突變，結(jié)合臨床表型，3例患兒均被確診為CHDFIDD。3例患兒在各自家系中表現(xiàn)為新發(fā)突變；但不排除患兒雙親之一為該突變的生殖系嵌合體。根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(huì)的指南，3個(gè)突變位點(diǎn)均可能致病。文獻(xiàn)復(fù)習(xí)檢索到14篇相關(guān)文獻(xiàn)共108例CHDFIDD病例，其中c.2572C>T突變未見文獻(xiàn)報(bào)道。結(jié)論 CDK13基因突變可能是該3例患兒的遺傳學(xué)病因。本研究豐富了CDK13基因突變譜，為CHDFIDD相關(guān)疾病的診療提供了參考。

【關(guān)鍵詞】先天性心臟缺陷、面部畸形和智力發(fā)育障礙；CDK13基因；CDK13相關(guān)疾病；全面性發(fā)育遲緩；

智力障礙

Molecular genetic analysis of three children with CHDFIDD and literature review Zhao Jing， Xuan Xiaoyan， Li Hongying， Chen Zhengfang， Fan Xiaoxuan， Zhao Xiaoke. Childrens Hospital of Nanjing Medical University， Nanjing Childrens Hospital，Nanjing 210008， China

Corresponding author： Zhao Xiaoke， E-mail： xiaokezhao@vip.163.com

【Abstract】Objective To analyze the clinical and genetic characteristics of three children with congenital heart defects， dysmorphic facial features and intellectual developmental disorders（CHDFIDD）. Methods Three children presenting with CHDFIDD were enrolled. Genomic DNA was extracted from peripheral venous blood of the children and their parents. Whole-exome sequencing（WES） was performed using chip-capture high-throughput sequencing technology. Suspected causative mutations were verified by Sanger sequencing and bioinformatic analysis. Using “CDK13 gene” and “CDK13-related diseases” as search terms， literatures of CNKI and Wanfang database were retrieved until February 2024. Using “CDK13”， “CDK13-related disorder” and “CHDFIDD” as search terms， literatures from the establishment of PubMed database untio February 2024 was retrieved， and the relevant literature was reviewed. Results WES revealed heterozygous variants of the CDK13 gene in three children， including c.2572 C>T （p.Leu858Phe）， c.2579 G>A （p.Arg860Gln）， and c.2602C>T （p.Arg868Trp）， which were verified as de novo variants by Sanger sequencing.Combined with the clinical phenotype， all 3 children were diagnosed with CHDFIDD. However， the possibility that one of the affected childrens parents was a germline chimera for the mutation could not be excluded. According to the ACMG guidelines， all three mutation sites were classified as likely pathogenic. A total of 14 studies consisting of 108 cases were retrieved. Among them， c.2572C>T has not been reported. Conclusions The de novo variants of the CDK13 gene may be the genetic cause of developmental delay/intellectual disability in these three children. The findings in the present study expand the spectrum of CDK13 gene mutations， providing reference for the diagnosis of CHDFIDD.

【Key words】Congenital heart defects， dysmorphic facial features and intellectual developmental disorders； CDK13 gene；

CDK13-related disorder；Global developmental delay；Intellectual disability

先天性心臟缺陷、面部畸形和智力發(fā)育障礙（CHDFIDD）又被稱為細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶13（CDK13）相關(guān)疾病，是由CDK13 （OMIM：603309）基因突變所致的常染色體顯性遺傳性疾病，其臨床特征主要包括發(fā)育遲緩或智力障礙、可識(shí)別的顱面特征、小頭畸形、先天性心臟異常和大腦結(jié)構(gòu)異常等［1］。目前國(guó)際報(bào)道100余例［2-14］，國(guó)內(nèi)僅報(bào)道1例［15］。本研究總結(jié)了新發(fā)現(xiàn)的3例CHDFIDD患兒的臨床表型，并應(yīng)用全外顯子組測(cè)序進(jìn)行基因突變分析，以明確其遺傳學(xué)病因。

對(duì)象與方法

一、3例CHDFIDD患兒臨床資料的收集

選取2018年9月至2023年4月在我院就診的3例CHDFIDD患兒為研究對(duì)象，采集患兒及其父母外周血進(jìn)行全外顯子檢測(cè)。本研究通過(guò)了南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)的審查（批件號(hào)：202401010-1），家屬均知情同意。

1. 臨床資料的收集

通過(guò)電子病歷收集患兒的基本資料、生長(zhǎng)發(fā)育史、臨床表現(xiàn)、體格檢查、實(shí)驗(yàn)室及輔助檢查結(jié)果等。

2.全外顯子組測(cè)序

采集患兒及其父母的外周靜脈血2 mL，提取基因組DNA。全外顯子組測(cè)序由北京全譜醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室完成，通過(guò)采用IDT The xGen Exome Research Panel v2.0全外顯子捕獲芯片捕獲并測(cè)序，檢測(cè)人類近2萬(wàn)個(gè)有功能的基因的外顯子編碼區(qū)序列，經(jīng)過(guò)基因數(shù)據(jù)分析篩選，對(duì)基因突變進(jìn)行分級(jí)。

3. Sanger測(cè)序驗(yàn)證及序列對(duì)比

對(duì)篩查到的目標(biāo)序列進(jìn)行PCR后，經(jīng)ABI3730

測(cè)序儀進(jìn)行Sanger測(cè)序驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)患兒父母的相同基因位點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。

4. 生物信息學(xué)分析

應(yīng)用ClinVar數(shù)據(jù)庫(kù)、dbSNP數(shù)據(jù)庫(kù)、正常人基因組數(shù)據(jù)庫(kù)、基因組聚合數(shù)據(jù)庫(kù) （gnomAD）查詢突變位點(diǎn)的收錄情況，根據(jù)文獻(xiàn)［16］分析突變位點(diǎn)的致病性。對(duì)篩查到的突變位點(diǎn)進(jìn)行保守性分析，在Ensembl數(shù)據(jù)庫(kù)中查找并下載CDK13在不同物種中相應(yīng)直系同源基因的蛋白質(zhì)序列，隨后應(yīng)用Clustal Omega數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多序列對(duì)比，預(yù)測(cè)不同突變位點(diǎn)的保守性。對(duì)野生型和突變型蛋白進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)可視化分析，在UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)中查找并下載CDK13的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)圖，應(yīng)用PyMol分子圖形系統(tǒng)（V.1.7）進(jìn)行野生型和突變型蛋白的計(jì)算機(jī)蛋白建模預(yù)測(cè)。

二、文獻(xiàn)檢索

以“CDK13 基因”“CDK13相關(guān)疾病”為檢索詞，檢索中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2024年

2月的文獻(xiàn)；以“CDK13”“CDK13-related disorder”

“CHDFIDD”為檢索詞，檢索PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)至2024年2月的文獻(xiàn)，收集以發(fā)育遲緩/智力障礙（DD/ID）、特殊的顱面特征、心臟缺陷等為臨床表現(xiàn)的CHDFIDD相關(guān)病例并進(jìn)行文獻(xiàn)分析。

結(jié)果

一、3例CHDFIDD患兒臨床資料的收集

例1，患兒男，1歲4個(gè)月。因“運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后”于2022年8月23日來(lái)我院就診，患兒出生后表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)和語(yǔ)言發(fā)育落后?；純簽樽阍伦匀幻涑?，無(wú)缺氧窒息史?；純耗赣H孕2產(chǎn)2，曾因羊水渾濁住院5 d?；純焊改干眢w健康，非近親結(jié)婚，家族中無(wú)類似發(fā)育遲緩史，患兒的5歲胞兄身體健康。體格檢查：反應(yīng)可，無(wú)意識(shí)發(fā)“ba”“ma”音，鼻梁低平，低位耳，四肢肌張力偏低，可扶站，未見其他神經(jīng)系統(tǒng)陽(yáng)性體征。格塞爾發(fā)育量表提示：動(dòng)作能發(fā)育商56，應(yīng)物能發(fā)育商56，言語(yǔ)能發(fā)育商63，應(yīng)人能發(fā)育商56，診斷為“全面性發(fā)育遲緩”?；純侯^顱MRI未見異常，聽覺誘發(fā)電位示右耳聽力損害（>95 dHBL）。初次就診后一直在我院及當(dāng)?shù)乜祻?fù)機(jī)構(gòu)接受康復(fù)治療。2023年12月20日最后一次隨訪時(shí)，患兒尚未完善心臟超聲檢查，其運(yùn)動(dòng)發(fā)育有改善，但仍存在輕度語(yǔ)言發(fā)育落后。

例2，患兒女，6歲10個(gè)月。3歲時(shí)因“語(yǔ)言發(fā)育落后”于2018年9月1日來(lái)我院就診，患兒出生后表現(xiàn)出語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后?；純簽樽阍伦匀幻涑觯錾鷷r(shí)無(wú)缺氧窒息史，出生后黃疸時(shí)間延長(zhǎng)?；純耗赣H孕2產(chǎn)2，孕早期有先兆流產(chǎn)保胎史?；純焊改干眢w健康，否認(rèn)近親結(jié)婚，患兒胞姐身體健康。體格檢查：反應(yīng)可，能簡(jiǎn)單對(duì)答，吐字不清，面容異常：眼距寬、鼻梁低平、斜視，四肢肌張力正常，能獨(dú)站、獨(dú)走，未見其他神經(jīng)系統(tǒng)陽(yáng)性體征。兒童智能發(fā)育篩查測(cè)驗(yàn)量表（DST）評(píng)估智齡27（月），韋氏智力量表為57分，提示輕度智力障礙。心臟超聲示先天性心臟病、房間隔缺損（2.1 mm），頭顱MRI示雙側(cè)終末帶信號(hào)稍高。腰椎正側(cè)位片示S1及以下椎板未閉合?；純撼醮尉驮\后一直在我院門診接受康復(fù)治療。2022年6月27日最后一次隨訪時(shí)，患兒語(yǔ)言、運(yùn)動(dòng)能力有進(jìn)步，但仍輕度落后于正常同齡兒。

例3，患兒男，1歲2個(gè)月。因“運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言落后”于2023年4月6日來(lái)我院就診，患兒出生后表現(xiàn)出語(yǔ)言和運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后?；純簽樽阍伦匀幻涑?，無(wú)缺氧窒息史?；純耗赣H孕3產(chǎn)3?；純焊改干眢w健康，否認(rèn)近親結(jié)婚?；純和府惸傅囊恍忠唤憔加邢忍煨孕呐K病，并且其兄運(yùn)動(dòng)發(fā)育落后；其同母異父的2名胞姐均身體健康。體格檢查：反應(yīng)可，無(wú)意識(shí)發(fā)“ba”“ma”音，患兒沒(méi)有明顯的面容異常，四肢肌張力基本正常，會(huì)獨(dú)坐，可扶站、扶走，未見其他神經(jīng)系統(tǒng)陽(yáng)性體征。患兒心臟超聲示先天性心臟病、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉（1.2 mm）。頭顱CT提示左顳極腦外間隙增寬；雙側(cè)側(cè)腦室稍飽滿。心電圖、腦電圖、血液遺傳代謝檢查未見異常。患兒初次就診后一直在我院接受康復(fù)治療。至2024年2月18日最后一次隨訪時(shí)，患兒運(yùn)動(dòng)發(fā)育基本正常，但存在輕度語(yǔ)言發(fā)育遲緩。

二、全外顯子測(cè)序及Sanger測(cè)序結(jié)果

全外顯子組測(cè)序結(jié)果顯示3例患兒的CDK13基因（NM_003718）存在雜合錯(cuò)義突變，其中例1患兒攜帶c.2572C>T（p.Leu858Phe）雜合突變，例2患兒攜帶c.2579G>A（p.Arg860Gln）雜合突變，例3患兒攜帶c.2602C>T（p.Arg868Trp）雜合突變。Sanger測(cè)序結(jié)果與全外顯子組測(cè)序一致，并證實(shí)其父母均未在相同基因位點(diǎn)發(fā)生變異（圖1），提示可能為新發(fā)突變，但不排除患兒雙親之一為該突變的生殖系嵌合體。結(jié)合3例患兒的臨床表型及基因檢測(cè)，可確診為CHDFIDD。

三、生物信息學(xué)分析結(jié)果

CDK13 c.2572C>T是既往未報(bào)道的新突變；c.2602C>T為ClinVar數(shù)據(jù)庫(kù)收錄突變，是罕見突變，最小等位基因頻率為0.000 039 83；c.2579G>A為既往文獻(xiàn)報(bào)道變異。生物信息計(jì)算方法預(yù)測(cè)3個(gè)突變對(duì)基因產(chǎn)物有害（表1）。

對(duì)突變位點(diǎn)的保守性進(jìn)行分析的結(jié)果顯示，3種突變影響的氨基酸L858、R860、R868均位于CDK13蛋白激酶結(jié)構(gòu)域中，并且相應(yīng)氨基酸序列在多物種進(jìn)化中高度保守（圖2）。計(jì)算機(jī)蛋白建模預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，與野生型多肽相比，R860Q和R868W突變型多肽周圍的氫鍵和結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，可能改變了激酶結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)及蛋白穩(wěn)定性（圖3）。

四、文獻(xiàn)檢索結(jié)果

在PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)中共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)13篇，共報(bào)道CHDFIDD病例107例；在中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到相關(guān)文獻(xiàn)1篇，共報(bào)道1例。

在突變位點(diǎn)方面，108例共涉及42個(gè)不同的CDK13突變位點(diǎn)，其中最常見的突變位點(diǎn)為p.Asn842Ser，共在42例患者中出現(xiàn)；其次為p.Gly717Arg，共在9例患者中出現(xiàn)。本研究中的c.2579G>A（p.Arg860Gln）突變位點(diǎn)既往已被報(bào)道，而c.2572C>T（p.Leu858Phe）和c.2602C>T（p.Arg868Trp）未見報(bào)道。

在臨床表型方面，發(fā)育遲緩/智力障礙以及面容異常是常被報(bào)道的特征，面容異常常見的表現(xiàn)包括耳部形態(tài)異常（如低位耳和后旋耳）、鼻梁/

鼻翼寬、眼距寬和內(nèi)眥贅皮，其次可見卷發(fā)、高拱眉、上瞼下垂、人中短、薄上唇等。約40%患者存在先天性心臟病，常表現(xiàn)為室間隔缺損、房間隔缺損或肺動(dòng)脈異常。在有具體數(shù)據(jù)的28例腦結(jié)構(gòu)異?；颊咧?，最常見的大腦影像學(xué)表現(xiàn)為胼胝體發(fā)育不全、缺失、變薄或異常（11/28）、腦室周圍膠質(zhì)細(xì)胞增生/白質(zhì)軟化或減少（6/28）、小腦扁桃體下垂/異常（4/28）。嬰兒期患兒喂養(yǎng)困難較為常見，涉及胃食管反流、腭咽閉合不全等問(wèn)題。 其他臨床表型還包括肌張力減低、行為異常（如孤獨(dú)癥譜系障礙）、癲癇發(fā)作、泌尿/生殖系統(tǒng)異常、聽力受損和骶骨異常等（表2）。

討論

細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶13（CDK13）屬于絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶家族，作為磷酸化轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶Ⅱ C末端結(jié)構(gòu)域（CTD）的激酶， 主要參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA剪接和生長(zhǎng)信號(hào)通路等［17-18］。人類CDK13由CDK13基因編碼，包含許多功能結(jié)構(gòu)域，其中重要的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域在進(jìn)化中高度保守。CDK13可在心臟、胚胎發(fā)育中的顱面區(qū)域和大腦被檢測(cè)到［19］，并在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。

2016年，Sifrim等［2］利用2011年的解密發(fā)育

障礙研究對(duì)7例受綜合征先天性心臟缺陷影響的發(fā)育遲緩患兒進(jìn)行了外顯子測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)了CDK13的新發(fā)突變高度富集，首次將CDK13基因突變與人類疾病聯(lián)系起來(lái)。隨后的報(bào)道表明CDK13基因的致病突變可導(dǎo)致CHDFIDD，其特征是發(fā)育遲緩/智力障礙、特征性面容異常、結(jié)構(gòu)性心臟或大腦畸形等。約94%的已報(bào)道個(gè)體顯示出輕至中度發(fā)育遲緩/智力障礙，其中言語(yǔ)和語(yǔ)言障礙是中心特征，伴隨運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩［20］。

目前人類基因突變數(shù)據(jù)庫(kù)（HGMD）專業(yè)版共收錄了68種CDK13基因突變（2024年2月20日檢索），最常見的突變類型為錯(cuò)義突變/無(wú)義突變（54/68），其他突變類型包括移碼突變、剪切突變和大片段缺失。其中引起特征性表型的大多為集中在蛋白激酶結(jié)構(gòu)域中的新發(fā)錯(cuò)義突變。Bostwick等［3］發(fā)現(xiàn)錯(cuò)義突變聚集在蛋白激酶結(jié)構(gòu)域中的ATP結(jié)合位點(diǎn)和鎂結(jié)合位點(diǎn)，或會(huì)干擾CDK13的磷酸化活性。計(jì)算機(jī)蛋白建模表明，錯(cuò)義突變可能通過(guò)顯性負(fù)性機(jī)制影響CDK13的功能［6］。目前認(rèn)為影響CDK13蛋白激酶結(jié)構(gòu)域的雜合突變會(huì)導(dǎo)致可識(shí)別的綜合征形式的發(fā)育遲緩/智力障礙，然而激酶結(jié)構(gòu)域末端的移碼突變和無(wú)義突變則表現(xiàn)出溫和的表型［4， 6］，因此可能存在單倍劑量不足對(duì)CDK13表型的影響。但目前尚未發(fā)現(xiàn)可靠的CHDFIDD基因型-表型相關(guān)性，且缺乏突變相關(guān)的功能實(shí)驗(yàn)。

本研究在3例CHDFIDD患兒中分別檢測(cè)到CDK13基因的3種錯(cuò)義突變。例1的c.2572C>T突變既往未見文獻(xiàn)報(bào)道，該患兒除了具有全面性發(fā)育遲緩表型，同時(shí)合并面容異常和神經(jīng)系統(tǒng)異常（肌張力降低和聽力受損）。例2的c.2579G>A （p.R860Q）突變?yōu)榧韧鶊?bào)道的突變，表現(xiàn)出特征性的智力障礙伴面容異常，此外，該患兒還表現(xiàn)出先天性心臟病及少見的骶骨異常。而例3的c.2602C>T為已被ClinVar數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的罕見突變，該患兒的心臟超聲顯示少見的動(dòng)脈導(dǎo)管未閉。3例患兒的頭顱影像學(xué)檢查均沒(méi)有既往報(bào)道的CHDFIDD陽(yáng)性表現(xiàn)。3例患兒的3種突變均位于CDK13蛋白激酶結(jié)構(gòu)域中，可能通過(guò)顯性負(fù)效應(yīng)影響結(jié)構(gòu)域功能，進(jìn)而干擾CDK13催化活性或與細(xì)胞周期蛋白的結(jié)合，影響蛋白生物功能，從而成為患兒發(fā)育遲緩/智力障礙表型的遺傳病因。

綜上所述，本研究對(duì)3例CHDFIDD患兒進(jìn)行了表型分析、分子遺傳分析及文獻(xiàn)復(fù)習(xí)，為其分子診斷、疾病管理和遺傳咨詢提供了依據(jù)，擴(kuò)展了已知的CDK13基因致病突變范圍及表型譜，并為CHDFIDD的診療提供了參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2023-12-21）

（責(zé)任編輯：洪悅民）