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16p11.2微缺失综合征案例分享



        拷贝数变异( copy number variation,CNV) 是遗传性疾病的重要遗传变异类型,与发育迟缓/智力低下(DD/ID)、多发畸形(MCA)、自闭症谱系障碍(ASD)等密切相关。染色体芯片分析(CMA)是遗传病分子诊断中的CNV检测的主要方法,但近年来随着全外显子组测序(WES)的推广应用,利用WES数据开展CNV检测已日益普及。在遗传性疾病分子诊断临床实践中,基于WES数据进行CNV预测,必要时结合CMA进行结果的验证,这一策略可能是临床分子诊断中具有较高性价比的选择。

 


案例分享


【患者信息】

        患儿,男,11岁;

        就诊时身高152cm,体重70kg,骨龄预测身高160cm,第二性征无;患儿注意力缺陷,近两年有抽动表现,学习成绩差;

        其他病史:出生体重3.4kg,喂养顺利;自出生后3个月体重超重,在第99百分位线以外,身高50百分位线附近。


【初步诊断】

        临床最初怀疑为Prader-willi综合征,故运用多重连接探针扩增技术(MLPA)对15q11-q13区域进行检测,结果显示阴性。

 

【WES检测】

        为确定患儿病因,对其进行JunoXomeTM全外显子测序(WES)。检测结果显示受检者PAK3基因上存在错义变异c.C667T,该变异较为罕见,遗传自无表型的母亲;目前暂无文献报道,且未收录在HGMD、ClinVar数据库中;各功能软件对该位点预测倾向于“致病性”。根据美国医学遗传学会(ACMG)对基因变异临床意义分类标准,此变异为“临床意义不确定的变异(VOUS)”。

 

        PAK3基因变异可导致X连锁精神发育迟滞,该疾病呈X连锁隐性遗传。该病好发于儿童,临床多表现出智力低下、多动、癫痫、认知功能障碍等。

 

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图1 PAK3基因变异的Sanger测序验证结果

 

        找到PAK3基因变异后,与临床医生进行沟通,发现该基因变异与患儿的主要表征符合度不高。


         难道该患者存在其他类型的变异?

 

        接下来,我们进一步对WES数据进行CNV分析,结果发现16号染色体区域16p11.2区域存在一段约400kb~600kb的杂合缺失;该区域包含PRRT2、ALDOA、TBX6等多个OMIM基因

 

        对此区域进行文献检索,发现该区域的缺失可导致16p11.2微缺失综合征,该综合征的临床表型异质性高,临床表型包括发育迟缓、智力障碍、自闭症、语言发育迟缓、社交和沟通能力受损、癫痫发作、耳位低置以及肥胖风险增加。

 

        之后,我们又用染色体芯片分析(CMA)进行验证,结果显示16p11.2区域存在500kb的杂合缺失

 

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图2 16p11.2缺失CMA验证结果

 

 


结论

        结合WES和CMA检测结果,发现16p11.2区域微缺失导致的表型与受检者表型一致。接下来仍需要对受检者智力、社会生活能力等方面进行进一步检查和评估。



16p11.2微缺失综合征 简介

        16p11.2 微缺失综合征是一类先天性基因缺失的疾病,其人群发生率约为3/10000。其患者间表型异质性明显,具有相同基因型的个体表型各异,可表现为正常或异常[1-3],且其外显率不同;同一家系内携带者的表型也存在异质性,如缺失部位相同的同卵双胞胎临床表现差异巨大等。

 

16p11.2微缺失综合征相关表型包括:

 

1.神经系统

        Ø  自闭症谱系障碍(ASDs):0.5%的ASDs是由16p11.2缺失所致。众多研究[1,4-6]显示16p11.2缺失在ASDs中发生率远高于正常人群,使ASDs危险性增加了38.7倍。

        Ø  智力障碍/发育迟缓(ID/DD)和语言发育迟缓:大多数16p11.2微缺失综合征患者有不同程度的发育迟缓,特别是在语言表达与认知功能方面,患者常延误至2岁后才会表达单个字、3岁之后才可说出词组[1,7]

        Ø 其他精神疾病:Weiss 等[1]报道16p11.2缺失征患者有精神分裂症、癫痫、双相情感障碍、注意力不足、多动症、恐慌症等临床表现。同时,Guha 等[8]研究发现16p11.2 末端缺失与精神分裂症相关,并使其危险度增加6.25倍;Zufferey 等[9]的研究表明16p11.2 缺失患者神经紊乱症状中,癫痫发病率最高,另有极小部分患者会出现阵发性运动功能障碍,其致病基因可能是PRRT2 。

 

2.内分泌和运动系统

        Ø  肥胖:16p11.2缺失患者肥胖的外显率有年龄依赖性,2岁以下患者体重正常;儿童期体重超重或肥胖;青少年和成人则表现为肥胖[9-11]

        Ø  脊柱畸形:包括脊柱侧弯[12]、脊柱空洞症[13]、半椎体[10]等。

        Ø  巨头畸形:对16p11.2缺失者和正常人群头围等数据进行统计分析发现患者中有2/3表现出巨头畸形[14]

 

3.泌尿系统和消化系统

        3例先天性肾脏和尿道畸形、先天性巨结肠症的病例均携带有16p11.2 缺失,进行全基因组芯片分析表明其致病原因是16p11.2区域中SH2B1基因的缺失[15]

 

4.免疫系统

        有研究报道[16]16p11.2 缺失患者合并严重联合免疫缺陷病(SCID),该患者未缺失的16号染色体上CORO1A基因突变,引起细胞骨架调节异常,影响T细胞的存活和释放,从而使得免疫缺陷。

 

5.心血管系统

         携带16p11.2 缺失者表现心血管异常,如主动脉瓣狭窄、房间隔缺损、卵圆孔未闭等均有病例报道。

 

        目前对16p11.2 缺失的表型异质性仍未有确切的解释,通常认为缺失区域中的部分基因,如:DOC2A、HIRIP3 、MAPK3、SEZ6L2等与临床表型相关,但其具体致病机制仍未明确。临床对16p11.2微缺失的检测主要采用染色体芯片分析(CMA),但随着高通量测序技术被越来越广泛地应用到复杂疾病的研究中,全外显子测序(WES)数据对16p11.2综合征的检测优势也越来越明显,WES不仅能检测单核苷酸变异(SNV)和小片段插入缺失(Indel)外也可检测CNV,从而提高对疾病的诊断率。

 

 

 

参考文献

 

1.Weiss LA, Shen Y, Korn JM, et al.16p11.2微缺失和微重复与自闭症的关系[J].N Engl J Med, 2008, 358(7):667-675.DOI:10.1056/NEJMoa075974.

2.沈莹, 陈旭, 王玲, 等.中国三代家系16p11.2缺失携带者的家族内表型异质性[J].美国医学基因 B 神经精神病基因杂志, 2011, 156(2):225-232.DOI:10.1002/ajmg.b.31147.

3.Pebrel-Richard C、Debost-Legrand A、Eymard-Pierre E 等人。CLN3隐性突变所致16p11.2缺失综合征临床严重程度异常[J].欧洲嗡嗡声遗传学报, 2014, 22( 3 ):369-373.DOI:10.1038/ejhg.2013.141.

4.Marshall CR、Noor A、Vincent JB 等。孤独症谱系障碍中染色体的结构变异[J].美国嗡嗡声GenGenet,2008,82(2):477-488.DOI:10.1016/j.ajhg.2007.12.009.

5.Kumar RA、Marshall CR、Badner JA 等。16p11.2孤独症候选基因的关联与突变分析[J].PLoS 一号, 2009, 4(2): e4582.

6.Lai MC, Lombardo MV, Baron-Cohen S.自闭症[J].柳叶刀, 2014, 383(9920 ):896-910.DOI:10.1016/S0140-6736(13):61539-1.

7.Rosenfeld JA, Coppinger J, Bejjani BA, et al.言语发育迟缓和行为问题是发育迟缓和16p11.2微缺失和微重复个体的主要特征[J].神经发育疾病杂志, 2010, 2(1):26-38.

8.Guha S, Rees E, Darvasi A, et al.精神分裂症远端16p11.2罕见缺失的意义[J].美国医学会精神病学杂志, 2013, 70(3):253-260.

9.Zufferey F、Sherr EH、Beckmann ND 等。16p11.2位点600 kb缺失综合征导致能量失衡和神经精神疾病[ J].医学遗传学杂志, 2012, 49( 10 ):660-668.

10. Shimojima K, Inoue T, Fujii Y, et al.家族性593-kb的16p11.2微缺失与智力低下和半椎骨相关[J].欧洲遗传学杂志, 2009, 52( 6 ):433-435.

11. Walters RG、Jacquemont S、Valsesia A 等人。染色体16p11.2缺失引起的新型高渗透性肥胖[ J].自然, 2010, 463(7281 ):671-675.

12. Al-Kateb H、Khanna G、Filges I 等人。脊柱侧弯与椎体畸形:与16p11.2染色体重排相关的其他异常表型[J].美国医学遗传学杂志, 2014, 164A( 5 ): 1118-1126.DOI: 10.1002/ajmg.a.36401.

13.Schaaf CP、Goin-Kochel RP、Nowell KP 等。16p11.2染色体重排的临床范围拓展:3例脊髓空洞症患者[J].欧洲嗡嗡遗传学报, 2011, 19( 2 ): 152-156.

14. Shinawi M, Liu P, Kang SH, et al. 复发性倒数16p11.2重排与整体发育迟缓、行为问题、畸形、癫痫和头部大小异常相关[J].医学遗传学杂志, 2010, 47(5):332-341.

15. Sampson MG、Coughlin CR、2nd、Kaplan P 等人。16p11.2染色体复发性微缺失与先天性肾泌尿道畸形(CAKUT)和先天性先天性巨结肠相关的证据[J].美国医学遗传学杂志, 2010, 152A( 10 ): 2618-2622.

16.Shiow LR, Paris K, Akana MC, et al.Coronin-1A突变和16p11.2染色体缺失相关的重度联合免疫缺陷(SCID)和注意力缺陷多动障碍(ADHD)[J].临床免疫学, 2009, 131(1):24-30.