四個(gè)嬰兒眼球震顫綜合征家系的分子遺傳學(xué)研究.pdf

1、嬰兒眼球震顫綜合征（Infantile Nystagmus Syndrome，INS）以前被稱為先天性眼球震顫（Congenital Nystagmus，CN），是一種雙眼共軛的不自主往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通常在出生時(shí)或出生后幾個(gè)月內(nèi)發(fā)病。INS可分為特發(fā)性嬰兒眼球震顫（Idiopathic Infantile Nystagmus，IIN）和感覺缺陷型眼球震顫（SensoryDefectNystagmus，SDN）。IIN患者除了眼球運(yùn)動(dòng)異常之外不

2、伴隨其他臨床可見眼部異常，而SDN患者通常伴隨有視覺傳入系統(tǒng)的異常，如無虹膜和先天性白內(nèi)障等。SDN和IIN均可以表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X連鎖遺傳。到目前為止，通過連鎖分析技術(shù)鑒定了7個(gè)IIN遺傳位點(diǎn)，分別命名為NYS1~NYS7，并在NYS1和NYS6位點(diǎn)分別鑒定出致病基因FRMD7和GPR143。最近，通過全外顯子組測(cè)序技術(shù)鑒定了一個(gè)新的IIN致病基因MANBA。SDN的致病基因則比較多，如PAX6突變導(dǎo)致常染色

3、體顯性遺傳伴隨虹膜發(fā)育不良和/或白內(nèi)障的SDN。本課題收集并鑒定了四個(gè)INS家系，包括兩個(gè)IIN家系和兩個(gè)SDN家系。本研究運(yùn)用基于微衛(wèi)星標(biāo)記的定位克隆和高通量的全外顯子組測(cè)序等技術(shù)，對(duì)這四個(gè)INS家系進(jìn)行分子遺傳學(xué)分析，定位了一個(gè)新的IIN遺傳位點(diǎn)9q33.1–q34.2，鑒定了兩個(gè)INS家系的致病基因新突變，F(xiàn)RMD7突變c.973A>G（p.R325G）和PAX6突變c.1183+1G>A，報(bào)道了一個(gè)INS家系致病基因PAX6已知

4、突變c.622C>T（p.R208W）引起的新表型。詳細(xì)研究結(jié)果報(bào)道如下：
　　1、一個(gè)新的特發(fā)性嬰兒眼球震顫遺傳位點(diǎn)的定位和候選致病基因分析
　　一個(gè)來自寧夏回族自治區(qū)的常染色體顯性遺傳漢族眼球震顫家系NX-NYS共5代47人，11人表現(xiàn)為IIN，其中8名患者和15名正常人參與了本研究。先證者表現(xiàn)為嬰兒期發(fā)病的水平擺動(dòng)型眼球震顫，除視網(wǎng)膜電圖和視覺誘發(fā)電位異常外，不伴隨其它臨床可見的眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)異常。家系內(nèi)其他患者均在出

5、生后6個(gè)月內(nèi)表現(xiàn)出眼球震顫，其眼球震顫方式有跳動(dòng)型、擺動(dòng)型、旋轉(zhuǎn)型和混合型。選取4個(gè)常染色體顯性遺傳IIN遺傳位點(diǎn)NYS2（6p12）、NYS3（7p11.2）、NYS4（13q31-q33）、NYS7（1q31.3-q32.1）區(qū)間內(nèi)和一個(gè)常染色體顯性遺傳IIN致病基因MANBA上下游的微衛(wèi)星標(biāo)記進(jìn)行連鎖分析，所有微衛(wèi)星標(biāo)記的兩點(diǎn)LOD值均小于-2，排除了該家系致病基因與這4個(gè)IIN遺傳位點(diǎn)和1個(gè)IIN致病基因的連鎖。隨后，通過全基因

6、組中密度382個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的連鎖分析，將該家系的致病基因定位在9號(hào)染色體長(zhǎng)臂微衛(wèi)星標(biāo)記D9S1776和D9S164之間大約18.3 Mb的區(qū)段（9q33.1–q34.2），其中4個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的兩點(diǎn)LOD值大于3。這是一個(gè)新的常染色體顯性遺傳IIN遺傳位點(diǎn)，命名為NYS9，在定位區(qū)間內(nèi)有202個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因。對(duì)區(qū)間內(nèi)三個(gè)可能與眼球震顫疾病發(fā)生的候選基因LHX2、LHX6和NCS1進(jìn)行突變檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)任何致病突變。進(jìn)一步對(duì)該家系先證者進(jìn)

7、行外顯子組測(cè)序和生物信息學(xué)分析，目標(biāo)區(qū)域的覆蓋度為98.84％，平均測(cè)序深度為64.21 X。對(duì)定位區(qū)間內(nèi)的11個(gè)變異進(jìn)行Sanger測(cè)序驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)CCBL1基因c.412C>T（p.R138C）變異在家系內(nèi)與眼球震顫表型共分離。系統(tǒng)進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)CCBL1蛋白的R138殘基在進(jìn)化中不保守，CCBL1是否為該家系的致病基因還有待于進(jìn)一步分析。
　　2、一個(gè)特發(fā)性嬰兒眼球震顫家系的FRMD7突變鑒定和功能研究
　　一個(gè)來自湖北省

8、的顯性遺傳IIN家系HB-NYS共5代38人，其中10人出生后不久即表現(xiàn)出眼球震顫，先證者伴隨斜視、弱視和近視。該家系每代均有患者，但沒有男性到男性的表型傳遞，有外顯不全現(xiàn)象，符合FRMD7突變引起IIN的遺傳方式。對(duì)先證者進(jìn)行FRMD7直接測(cè)序，在第10外顯子檢測(cè)到c.973A>G（p.R325G）改變。對(duì)家系內(nèi)其他成員進(jìn)行Sanger測(cè)序，發(fā)現(xiàn)所有患者均攜帶c.973A>G改變，一名正常女性也攜帶這一改變，其他正常人均不攜帶這一改變

9、。FRMD7蛋白R(shí)325殘基在從斑馬魚到人等物種的進(jìn)化中高度保守，表明該殘基在FRMD7蛋白功能中發(fā)揮重要作用。激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)R325G突變不改變FRMD7的亞細(xì)胞定位，免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)表明R325G突變并不影響FRMD7與已知互作蛋白CASK的結(jié)合，推測(cè)R325G突變可能是通過其它未知途徑影響FRMD7蛋白功能。
　　3、兩個(gè)感覺缺陷型嬰兒眼球震顫家系的精準(zhǔn)基因診斷
　　本研究收集并鑒定了兩個(gè)來自河南省的顯性遺傳

10、SDN家系 HNXY-NYS和HNJZ-NYS。HNXY-NYS家系共4代7人，其中4人表現(xiàn)為嬰兒期發(fā)病的眼球震顫。先證者臨床表現(xiàn)為先天性水平眼球震顫，伴隨虹膜發(fā)育不良，家系內(nèi)其他患者與先證者臨床表型相似。HNJZ-NYS家系共2代4人，其中2人在出生后6個(gè)月內(nèi)即表現(xiàn)出眼球震顫。先證者表現(xiàn)為水平跳動(dòng)型眼球震顫，其父親臨床癥狀與先證者類似，且伴有白內(nèi)障。PAX6基因編碼一個(gè)調(diào)控眼睛發(fā)育的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，其雜合突變引起角膜、虹膜、晶狀體、中心

11、凹和視神經(jīng)發(fā)育異常并伴隨眼球震顫。這兩個(gè)家系的患者均不能排除PAX6突變，故對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)基因診斷。
　　在HNXY-NYS家系先證者中檢測(cè)到一個(gè)新的剪接突變c.1183+1G>A，該突變導(dǎo)致第12內(nèi)含子的供體位點(diǎn)消失。對(duì)該突變進(jìn)行基于微小基因的體外剪接發(fā)現(xiàn)c.1183+1G>A突變導(dǎo)致PAX6基因第12個(gè)外顯子被剪切掉，引起第344位密碼子之后的閱讀框移碼。同樣地，對(duì)HNJZ-NYS家系先證者PAX6基因進(jìn)行突變檢測(cè)，在第8外顯子

12、鑒定出一個(gè)c.622C>T（p.R208W）變異，家系內(nèi)其他患者同樣攜帶該變異。R208W位于PAX6蛋白的連接結(jié)構(gòu)域，在從水母到人等物種的進(jìn)化中高度保守。R208W突變?cè)?jīng)被報(bào)道過兩次，主要引起以無虹膜/虹膜發(fā)育不良為主要臨床癥狀的遺傳性眼病，本研究鑒定的R208W突變則引起以眼球震顫和白內(nèi)障為主要臨床表型的遺傳性眼病，這一方面表明R208W是一個(gè)突變熱點(diǎn)，另一方面也證實(shí)了PAX6基因突變具有較高的臨床異質(zhì)性。
　　總之，在兩個(gè)

13、IIN家系和兩個(gè)SDN家系中，通過定位克隆技術(shù)、外顯子組測(cè)序技術(shù)以及致病基因突變分析技術(shù)，對(duì)INS的遺傳方式和致病基因進(jìn)行了初步研究，定位了一個(gè)新的IIN遺傳位點(diǎn)，鑒定了兩個(gè)已知INS致病基因的新突變并報(bào)道了一個(gè)已知INS致病突變引起的新表型。本研究進(jìn)一步證實(shí)了INS具有廣泛的遺傳異質(zhì)性和臨床異質(zhì)性，豐富了INS基因型與表型的關(guān)系。此外，本研究對(duì)理解INS的分子病理機(jī)制也具有重要的意義，并為INS的遺傳咨詢和精準(zhǔn)基因診斷提供新的遺傳學(xué)依