基于二代測序技術對智力障礙的發(fā)病機制及診斷策略研究.pdf

1、背景:智力障礙(ID)，又稱為智力低下、精神發(fā)育遲滯(MR)、腦發(fā)育遲緩(DD)，以認知功能和社會適應功能的缺陷為主要臨床特征，通常在18歲前發(fā)病。腦發(fā)育遲緩豐要用于5歲以下的嬰幼兒的診斷，指患兒在適應性、大運動、精細運動、語言、個人社交五個發(fā)育能區(qū)中兩個或兩個以上發(fā)育能區(qū)較同齡兒明顯落后（≥2個標準差）。智商(IQ)是評估認知功能的指標，IQ分數(shù)低于70被視為認知功能缺陷。智力障礙是嚴重的社會問題，群體發(fā)病率為1％-3％，男性與女性患

2、者的比例約為1.4～1.6∶1。ID臨床表現(xiàn)多樣化，認知障礙可以是唯一的癥狀，也可伴隨其他多系統(tǒng)異常，如先天畸形及神經(jīng)系統(tǒng)異常癥狀。ID病因復雜，既有內(nèi)在的遺傳岡素也有外在的環(huán)境因素，約有2/3的ID是由遺傳因素導致，包括各類染色體異常、單基因或多基因突變及先天性代謝缺陷病等。目前對于智力障礙的診斷主要依賴臨床表現(xiàn)與常規(guī)臨床檢驗以及傳統(tǒng)的遺傳學檢測技術，如染色體核型分析、PCR-Sanger測序、熒光原位雜交(FISH)及多重連接探針擴

3、增技術(MLPA);但是，仍有半數(shù)以上的ID患者未能明確病因。近年來研究顯示基因拷貝數(shù)變異（CNVs）與神經(jīng)系統(tǒng)認知障礙類疾病密切相關，如智力障礙及自閉癥譜系障礙;因此有研究應用微陣列比較基因組雜交（aCGH）和單核苷酸多態(tài)性分型為基礎的陣列技術(SNParray)在全基因組范圍內(nèi)進行CNVs分析;但是該方法不能檢測無CNVs改變的其他遺傳變異，例如點突變。二代測序技術以高效、快速、特異、靈敏等眾多優(yōu)勢在醫(yī)學領域的應用飛速發(fā)展，為遺傳性

4、疾病的病因研究帶來了巨大的變革，可以檢測點突變、堿基的缺失或插入等;國外已有少量研究，利用二代測序技術對ID進行病因研究，結果進一步證實單基因點突變是導致智力障礙的重要原因;國內(nèi)目前僅有針對ID基因突變的個例報道，尚未見到應用二代測序技術對大樣本ID患者進行多基因、系統(tǒng)性發(fā)病機制研究。本研究創(chuàng)新性的利用日標序列捕獲-二代測序技術對40例ID患者的384個ID相關基因進行序列分析，并在拷貝數(shù)變異熱點區(qū)域設計若干捕獲探針，檢測與智力障礙相關

5、的CNVs。由于ID的病因復雜，臨床表現(xiàn)多樣化，為疾病診斷帶來困難，而國內(nèi)卻缺乏規(guī)范細致的診斷流程，迫切需要建立一個切實有效的智力障礙診斷策略。
　　目的:通過對160例智力障礙患者的病因分析，研究ID的發(fā)病機制，為遺傳咨詢、產(chǎn)前診斷、治療與預后提供理論依據(jù)。通過對病例的綜合分析，建立一種切實有效的智力障礙診斷策略，為優(yōu)化診斷流程并提高診斷率服務。
　　方法:對160例智力障礙患者進行詳細的病史采集、體格檢查、常規(guī)檢驗、影像

6、學檢查及IQ值的測定，由外在環(huán)境因素導致的ID可初步診斷，非外在因素引起ID進行常規(guī)遺傳學檢查(包括:染色體核型分析、遺傳代謝病篩查、脆性X綜合征三核苷酸(CGG)重復序列分析、亞端粒拷貝數(shù)變異分析)后仍不能明確病因者，采用目標序列捕獲-二代測序技術對其中40例患者的384個已知智力障礙相關基因進行深度測序，并對數(shù)據(jù)進行單核苷酸多態(tài)性（SNP）分析、核苷酸的插入或缺失(InDel)分析和外顯子大片段缺失/重復分析，最終篩選出與疾病相關的

7、候選SNPs、InDels及外顯了大片段缺失/重復;利用Sanger一代測序對所有的候選SNPs、InDels進行驗證，利用MLPA技術對大片段的缺失/重復進行驗證;為了分析基因突變的來源及遺傳機制，對部分家系進行了相關序列分析。
　　結果:通過對160例智力障礙患者的病因分析及常規(guī)遺傳學檢測，發(fā)現(xiàn)160例患者中，由非環(huán)境因素導致的ID患者84例，其中21-三體綜合征2例(2/84，2.38％)，甲基丙二酸血癥1例(1/84，1.

8、19％)，亞端?？截悢?shù)變異7例(7/84，8.33％)。采用目標序列捕獲-二代測序技術對40例經(jīng)過常規(guī)遺傳學檢測仍未能明確診斷的ID患者進行了384個已知智力障礙相關基因的深度測序，發(fā)現(xiàn)2例患者(2/40，5％)存在大片段拷貝數(shù)缺失，包括7q11.23和22q11.21缺失;20例患者(20/40，50％)存在致病性單基因或多基因突變，包括22個錯義突變，2個剪切突變，2個InDel，陽性檢出率達55％;其巾23個突變?yōu)閲鴥?nèi)外首次報道的

9、新發(fā)突變，所有錯義突變及InDels均導致保守的氨基酸殘基發(fā)生改變，經(jīng)SIFT、PolyPhen2軟件預測或MutationT@ster軟件預測突變潛在致病。根據(jù)ID患者的病因分析及遺傳檢測結果，總結出一套實用有效的智力障礙診斷策略，為臨床快速的病因診斷服務。
　　結論:本研究結果顯示影響編碼區(qū)的單基因或多基因突變是智力障礙的常見病因;目標序列捕獲-二代測序技術可以作為一種高效特異的檢測方法為智力障礙患者提供快速有效的病因診斷，為