四個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)運動，通常在出生時或出生后幾個月內(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患者除了眼球運動異常之外不

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IIN遺傳位點，分別命名為NYS1~NYS7，并在NYS1和NYS6位點分別鑒定出致病基因FRMD7和GPR143。最近，通過全外顯子組測序技術(shù)鑒定了一個新的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INS家系，包括兩個IIN家系和兩個SDN家系。本研究運用基于微衛(wèi)星標記的定位克隆和高通量的全外顯子組測序等技術(shù)，對這四個INS家系進行分子遺傳學(xué)分析，定位了一個新的IIN遺傳位點9q33.1–q34.2，鑒定了兩個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，報道了一個INS家系致病基因PAX6已知

4、突變c.622C>T（p.R208W）引起的新表型。詳細研究結(jié)果報道如下：
　　1、一個新的特發(fā)性嬰兒眼球震顫遺傳位點的定位和候選致病基因分析
　　一個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個月內(nèi)表現(xiàn)出眼球震顫，其眼球震顫方式有跳動型、擺動型、旋轉(zhuǎn)型和混合型。選取4個常染色體顯性遺傳IIN遺傳位點NYS2（6p12）、NYS3（7p11.2）、NYS4（13q31-q33）、NYS7（1q31.3-q32.1）區(qū)間內(nèi)和一個常染色體顯性遺傳IIN致病基因MANBA上下游的微衛(wèi)星標記進行連鎖分析，所有微衛(wèi)星標記的兩點LOD值均小于-2，排除了該家系致病基因與這4個IIN遺傳位點和1個IIN致病基因的連鎖。隨后，通過全基因

6、組中密度382個微衛(wèi)星標記的連鎖分析，將該家系的致病基因定位在9號染色體長臂微衛(wèi)星標記D9S1776和D9S164之間大約18.3 Mb的區(qū)段（9q33.1–q34.2），其中4個微衛(wèi)星標記的兩點LOD值大于3。這是一個新的常染色體顯性遺傳IIN遺傳位點，命名為NYS9，在定位區(qū)間內(nèi)有202個編碼蛋白質(zhì)的基因。對區(qū)間內(nèi)三個可能與眼球震顫疾病發(fā)生的候選基因LHX2、LHX6和NCS1進行突變檢測，未發(fā)現(xiàn)任何致病突變。進一步對該家系先證者進

7、行外顯子組測序和生物信息學(xué)分析，目標區(qū)域的覆蓋度為98.84％，平均測序深度為64.21 X。對定位區(qū)間內(nèi)的11個變異進行Sanger測序驗證，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)進化分析發(fā)現(xiàn)CCBL1蛋白的R138殘基在進化中不保守，CCBL1是否為該家系的致病基因還有待于進一步分析。
　　2、一個特發(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。對先證者進行FRMD7直接測序，在第10外顯子檢測到c.973A>G（p.R325G）改變。對家系內(nèi)其他成員進行Sanger測序，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R325殘基在從斑馬魚到人等物種的進化中高度保守，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的亞細胞定位，免疫共沉淀實驗表明R325G突變并不影響FRMD7與已知互作蛋白CASK的結(jié)合，推測R325G突變可能是通過其它未知途徑影響FRMD7蛋白功能。
　　3、兩個感覺缺陷型嬰兒眼球震顫家系的精準基因診斷
　　本研究收集并鑒定了兩個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個月內(nèi)即表現(xiàn)出眼球震顫。先證者表現(xiàn)為水平跳動型眼球震顫，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。這兩個家系的患者均不能排除PAX6突變，故對其進行精準基因診斷。
　　在HNXY-NYS家系先證者中檢測到一個新的剪接突變c.1183+1G>A，該突變導(dǎo)致第12內(nèi)含子的供體位點消失。對該突變進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HNJZ-NYS家系先證者PAX6基因進行突變檢測，在第8外顯子

12、鑒定出一個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化中高度保守。R208W突變曾經(jīng)被報道過兩次，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是一個突變熱點，另一方面也證實了PAX6基因突變具有較高的臨床異質(zhì)性。
　　總之，在兩個

13、IIN家系和兩個SDN家系中，通過定位克隆技術(shù)、外顯子組測序技術(shù)以及致病基因突變分析技術(shù)，對INS的遺傳方式和致病基因進行了初步研究，定位了一個新的IIN遺傳位點，鑒定了兩個已知INS致病基因的新突變并報道了一個已知INS致病突變引起的新表型。本研究進一步證實了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，本研究對理解INS的分子病理機制也具有重要的意義，并為INS的遺傳咨詢和精準基因診斷提供新的遺傳學(xué)依