【佳學(xué)基因檢測(cè)】ADCA-DN綜合征基因解碼、基因檢測(cè)

遺傳病、罕見(jiàn)病基因解碼基因檢測(cè)導(dǎo)讀：

ADCA-DN綜合征基因檢測(cè)是對(duì)英文疾病名稱(chēng)為ADCA-DN Syndrome的疾病所進(jìn)行的基于序列變化的分子診斷手?jǐn)?。該病的其他英文表達(dá)方式還有：Autosomal Dominant Cerebellar Ataxia, Deafness and Narcolepsy、ADCADN、Autosomal Dominant Cerebellar Ataxia-Deafness-Narcolepsy Syndrome、Autosomal Dominant Cerebellar Ataxia, Deafness, and Narcolepsy、ADCA-DN Syndrome、 Autosomal Dominant Cerebellar Ataxia-Hearing Loss-Narcolepsy Syndrome、Ataxia, Cerebellar, Deafness, and Narcolepsy, Autosomal Dominant、ADCA-DN。因此，ADCA-DN綜合征基因檢測(cè)又以常染色體顯性小腦性共濟(jì)失調(diào)、耳聾和發(fā)作性睡病基因篩查、 ADCADN基因測(cè)主式、常染色體顯性小腦性共濟(jì)失調(diào)-耳聾-發(fā)作性睡病綜合征遺傳性分析、常染色體顯性小腦性共濟(jì)失調(diào)、耳聾和發(fā)作性睡病致病基因鑒定、 ADCA-DN綜合征遺傳性測(cè)試、常染色體顯性遺傳性小腦性共濟(jì)失調(diào)-聽(tīng)力損失-發(fā)作性睡病綜合征致病基因鑒定基因解碼、共濟(jì)失調(diào)、小腦、耳聾和發(fā)作性睡病，常染色體顯性遺傳全基因測(cè)序分析、 ADCA-DN全外顯子測(cè)序檢查的形式出現(xiàn)。

常染色體顯性遺傳性小腦性共濟(jì)失調(diào)、耳聾和發(fā)作性睡病 (ADCA-DN) 是一種影響神經(jīng)系統(tǒng)的罕見(jiàn)遺傳病。它的特征是三聯(lián)征，包括小腦性共濟(jì)失調(diào)、感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失和發(fā)作性睡病伴猝倒。

小腦性共濟(jì)失調(diào)是一種影響運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和平衡的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。患有 ADCA-DN 的人會(huì)出現(xiàn)步態(tài)不穩(wěn)、精細(xì)運(yùn)動(dòng)任務(wù)困難和言語(yǔ)不清。感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失通常始于兒童早期，并隨著時(shí)間的推移而發(fā)展，導(dǎo)致某些人有效失聰。發(fā)作性睡病伴猝倒癥是一種睡眠障礙，會(huì)在情緒激動(dòng)時(shí)引起肌肉無(wú)力或癱瘓的突然發(fā)作。

ADCA-DN 是由 DNMT1 基因突變引起的，該基因編碼一種參與 DNA 甲基化的酶，這是一種調(diào)節(jié)基因表達(dá)的過(guò)程。 DNMT1 的突變導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，從而破壞 DNA 甲基化和基因表達(dá)，導(dǎo)致 ADCA-DN 的癥狀。

ADCA-DN 以常染色體顯性遺傳模式遺傳，這意味著只需要一個(gè)突變基因拷貝即可發(fā)展該病癥。父母患有 ADCA-DN 的人有 50% 的機(jī)會(huì)遺傳該病癥。

目前，ADCA-DN 無(wú)法治好，治療的重點(diǎn)是控制癥狀。物理治療可以幫助解決步態(tài)和平衡問(wèn)題，而助聽(tīng)器可以改善聽(tīng)力。興奮劑和抗抑郁藥等藥物可以幫助控制發(fā)作性睡病伴猝倒癥。還建議對(duì)受 ADCA-DN 影響的個(gè)人和家庭進(jìn)行遺傳咨詢(xún)。

什么樣的人應(yīng)當(dāng)做ADCA-DN綜合征基因檢測(cè)基因解碼？

常染色體顯性遺傳性小腦性共濟(jì)失調(diào)、耳聾和發(fā)作性睡病 (ADCA-DN, MIM 604121) 是一種多態(tài)性病癥，于 1995 年新穎在瑞典譜系中描述，其中鑒定并研究了五個(gè)受影響的個(gè)體。該疾病的特征是晚發(fā)（30-40 歲）發(fā)作性睡病-猝倒、感覺(jué)神經(jīng)性耳聾、小腦性共濟(jì)失調(diào)、癡呆，以及更為多變的精神病、視神經(jīng)萎縮和其他癥狀。腦脊液 (CSF) hypocretin-1 的研究表明其水平較低或檢測(cè)不到，這表明這些受試者發(fā)作性睡病的原因是產(chǎn)生 hypocretin 的細(xì)胞缺失。

佳學(xué)基因檢測(cè)收集另外三個(gè)病例：(i) 來(lái)自美國(guó)的大型多代常染色體顯性遺傳家系，有 13 名受影響的個(gè)體，其中 6 名活著；(ii) 該病在一名 50 歲的意大利患者中偶發(fā)，其父母未受影響，表明存在新發(fā)突變；(iii) 具有 4 個(gè)已知受影響且具有相似病程的多重意大利血統(tǒng)。意大利的零星病例值得注意，因?yàn)榘l(fā)作性睡病 - 猝倒癥是第一個(gè)癥狀（42 歲），其次是聽(tīng)力喪失、記憶問(wèn)題和抑郁癥（43 歲）、下肢淋巴水腫（45 歲）、小腦性共濟(jì)失調(diào)（46 歲）、外周感覺(jué)神經(jīng)?。?7 歲）和視神經(jīng)萎縮（55 歲）。CSF hypocretin-1 水平較低（表 1個(gè))，CSF tau 蛋白高（614 pg/ml，正常值 141 ± 127 pg/ml），而 14-3-3 水平正常。多次睡眠潛伏期測(cè)試 (MSLT) 也呈陽(yáng)性。與原始瑞典譜系 ( 1 ) 的某些成員一樣，HLA-DQB1*06:02 在兩個(gè)新的意大利譜系中均為陰性，除了一個(gè)受影響的美國(guó)親屬外。在所有這些病例中，發(fā)作性睡病 - 猝倒是一種早期癥狀，盡管發(fā)病年齡和癥狀發(fā)生率存在差異，正如瑞典家庭所報(bào)告的那樣 (1) （見(jiàn)表 1個(gè)有關(guān)先證者的代表性數(shù)據(jù)，包括可用時(shí)的 CSF hypocretin-1 水平）。為了確定 ADCA-DN 的病因，基因解碼基因檢測(cè)對(duì)三個(gè)家系的五個(gè)受影響成員進(jìn)行了外顯子組測(cè)序。在確定DNMT1導(dǎo)致該疾病后，還在所有四個(gè)親屬的所有可用樣本中對(duì)DNMT1基因進(jìn)行了測(cè)序。

表1：佳學(xué)基因ADCA-DN 綜合征病例介紹

表型	病例1	病例2	病例3	病例4
突變	Ala570Val	Ala570Val	Gly605Ala	Val606Phe
性別	男	男	男	男
年齡	57	58	47	56歲（已故）
白天過(guò)度嗜睡	42	35	43	18
猝倒發(fā)作	42	44	43	32
睡眠麻痹	無(wú)	無(wú)	無(wú)	有
入睡幻覺(jué)	無(wú)	無(wú)	有	有
REM睡眠行為障礙	有	有	有	有
MSLT（SL、SOREMP）	5, 5 (47歲)	2, 4 (45歲)	10 歲，4 歲（47 歲）	11 歲，3 歲（29 歲）
小腦性共濟(jì)失調(diào)	46	48歲	47	37
聽(tīng)力障礙	43	48歲	43個(gè)	32
記憶力減退和抑郁	43	52	沒(méi)有	是的
四肢淋巴水腫	45	沒(méi)有	47	沒(méi)有
感覺(jué)神經(jīng)病	47	55	47	49
視神經(jīng)萎縮	55	57	47	38
II型糖尿病	沒(méi)有	38	沒(méi)有	47
失智	沒(méi)有	54	沒(méi)有	52
精神病	55	52	沒(méi)有	47
Hypocretin-1 (pg/ml)	123	NA	93	62
HLA-DQB1*06:02	陰性	陰性	陰性	陰性

有，現(xiàn)在，如果有的話，有發(fā)病年齡。沒(méi)有，不存在或未在當(dāng)前年齡或死亡時(shí)報(bào)告。a導(dǎo)致就診的最初癥狀。

ADCA-DN綜合征基因檢測(cè)結(jié)果

外顯子組捕獲和測(cè)序是在散發(fā)的意大利病例加上他未受影響的父母，以及來(lái)自瑞典和美國(guó)的兩個(gè)由多個(gè)成員組成的家系進(jìn)行的。每個(gè)家系中有兩個(gè)患者。對(duì)于每個(gè)樣本，在 HiSeq 2000 系統(tǒng)上對(duì)流通池的 0.33 條泳道進(jìn)行測(cè)序，平均每個(gè)樣本生成 8.77 Gb 的序列。96.5% 的基因序列可以定位參考基因組 (hg19)，平均 80.2% 基因測(cè)序序列定位到外顯子組基因編碼序列。平均讀取深度為 108，其中 88% 至 91.5% 的目標(biāo)區(qū)域至少覆蓋了 20 次。使用 Burrows-Wheeler 比對(duì) (BWA) (v 0.5.9) 進(jìn)行讀取比對(duì)并使用 SAMtools 通過(guò)基因解碼分析流程識(shí)別單核苷酸錯(cuò)義、無(wú)義、剪接位點(diǎn)、終止和移碼變異以及小的插入和缺失 (indel) (v 0.1.7)，從而獲得受檢者的基因突變列表?；蚪獯a對(duì)這些變異進(jìn)行過(guò)濾、篩選，以排除 dbSNP-132中平均雜合性大于 0.02基因突變位點(diǎn)、來(lái)自其他無(wú)關(guān)疾病患者的 507 個(gè)對(duì)照外顯子組和 1000 基因組數(shù)據(jù)（2011 年 5 月發(fā)布）中的變異。

使用這種策略，基因解碼發(fā)現(xiàn)瑞典家庭的兩個(gè)同為患者的兄弟姐妹共有 77 個(gè)個(gè)人獨(dú)特性變異，而美國(guó)家系的兩個(gè)表親共有 30個(gè)體獨(dú)特性變異個(gè)。在意大利先證者中，致病基因鑒定基因解碼確定了兩個(gè)被確定為從頭發(fā)生的錯(cuò)義變異。在所有五個(gè)患者中，共同發(fā)生的突變只有一個(gè)基因DNMT1 (MIM 126375) 。該基因突變?cè)谝獯罄±惺切掳l(fā)突變。Sanger測(cè)序證實(shí)了de novo意大利病例中的突變 p.Ala570Val (RefSeq NM_001130823.1: c.1709G>A)，在自瑞典家譜的四個(gè)可用的患者的數(shù)據(jù)中的p.Val606Phe (NM_001130823.1: c.1816C>A)突變，以及來(lái)自美國(guó)家系的兩個(gè)可用病例樣本中的 p.Ala570Val (NM_001130823.1: c.1709G>A)，都與疾病的發(fā)生存在共分離現(xiàn)象。

完成外顯子組測(cè)序后，確定了一個(gè)額外的 ADCA-DN 家族，其中有四個(gè)已知的患者（圖 1）。先證者DNMT1外顯子 21 的 Sanger 測(cè)序在DNMT1的同一區(qū)域鑒定出第三個(gè)突變 p.Gly605Ala (RefSeq NM_001130823.1: c.1814C>G) 。有趣的是，所有三個(gè)突變都位于DNMT1蛋白內(nèi)非常接近的空間位置（圖 1）。使用 PolyPhen2 和 SIFT 評(píng)估了這些蛋白質(zhì)變體的功能后果（所有突變都改變了在所有已檢查的物種中的氨基酸），并且基因突變經(jīng)過(guò)基因解碼預(yù)測(cè)為具有破壞性。這些結(jié)果確定DNMT1為ADCA-DN 的致病基因。

ADCA-DN基因檢測(cè)為什么可以避免后代及后胎再次患??？

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圖1：ADCA-DN綜合征的遺傳圖譜：常染色體顯性遺傳在家族中的示例

四個(gè)具有常染色體顯性共濟(jì)失調(diào)、耳聾和嗜睡癥 (ADCA-DN) 的親屬中的DNMT1突變。( A ) 美國(guó)病例。( B ) Melberg等人先前報(bào)道的瑞典病例。( C ) 具有從頭突變的意大利家系。( D ) 第二個(gè)意大利家系病例。對(duì)于致病基因鑒定基因解碼測(cè)試基因組 DNA 序列突變的每個(gè)受試者的氨基酸變化，無(wú)論是全外顯子組測(cè)序或 Sanger 測(cè)序。每個(gè)受試者在研究時(shí)的年齡，或死亡年齡，都標(biāo)在每個(gè)符號(hào)旁邊。黑色符號(hào)表示是患者，白色表示在研究時(shí)未受影響。星號(hào)表示僅患有發(fā)作性睡病的受檢者，如嗜睡和 MSLT 陽(yáng)性以及三個(gè)入睡 REM 期所證明的那樣。有關(guān)各種癥狀的表型和典型發(fā)病年齡的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱表 1.

ADCA-DN綜合征的致病基因鑒定基因解碼：靶向定位基因檢測(cè)的科學(xué)依據(jù)

根據(jù)《人體基因序列變化及其疾病表征》，DNMT1是一種在人體內(nèi)各種組織廣泛表達(dá)的 DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶，在發(fā)育過(guò)程中維持甲基化模式，并通過(guò)直接結(jié)合HDAC2 (MIM 605164)來(lái)介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制。優(yōu)先底物是半甲基化的 CpG 島，表明酶活性對(duì)于抑制各種有絲分裂后細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄活性至關(guān)重要。

佳學(xué)基因病案集中的三個(gè)突變位于蛋白質(zhì)的外顯子 21 中，突變改變?cè)谒屑棺祫?dòng)物中高度保守的氨基酸（圖 2）。根據(jù)《人體組成蛋白的結(jié)構(gòu)功能與基序列的相關(guān)性》，對(duì)于先前發(fā)表的遺傳性感覺(jué)和自主神經(jīng)病 I 型 HSAN1 突變，突變位于復(fù)制點(diǎn)靶向序列結(jié)構(gòu)域 (RFTS)，位于蛋白質(zhì)的 N 末端區(qū)域內(nèi)。值得注意的是，該突變兩側(cè)是 p.Asp564，一種對(duì) RTFS 結(jié)構(gòu)域與催化結(jié)構(gòu)域相互作用至關(guān)重要的氨基酸，以及一系列不可或缺的三種苯丙氨酸（RTFS-CXXC 接頭中的 Phe644、Phe647、Phe648）縮小 DNA 結(jié)合口袋的入口并將 RTFS 結(jié)構(gòu)域錨定到 DNA 結(jié)合口袋。值得注意的是，晶體結(jié)構(gòu)表明野生型 p.Gly605、p.Val606 和 p.Ala570 在覆蓋蛋白質(zhì) DNA 結(jié)合溝的鉸鏈中在空間上相互面對(duì)（圖 2）。因此，該病例的突變很可能會(huì)影響 DNA 結(jié)合識(shí)別或與DNMT1 – HDAC2復(fù)合物中其他蛋白質(zhì)的相互作用，從而在某些情況下造成 CpG 甲基化不足和基因沉默。

進(jìn)一步證實(shí)該突變的致病性還來(lái)自最近發(fā)表的一個(gè)基因解碼研究，研究稱(chēng)其他DNMT1突變（p.Asp490Glu、p.Pro491Tyr、p.Tyr495Cys）均位于DNMT1外顯子 20的不同區(qū)域（圖 2）。導(dǎo)致遺傳性感覺(jué)喪失并伴有癡呆和聽(tīng)力喪失 ( HSAN1 , MIM 614116)。在 HSAN1 中，感覺(jué)神經(jīng)病和耳聾是最先出現(xiàn)的癥狀，隨后僅在部分病例中出現(xiàn)伴有小腦性共濟(jì)失調(diào)的癡呆。嗜睡癥在 HSAN1 中沒(méi)有報(bào)告，盡管它可能是一個(gè)容易被的一個(gè)更輕微的癥狀。在 ADCA-DN 病例中，雖然遺傳性感覺(jué)喪失是一種臨床表現(xiàn)，但它是一種在病程后期出現(xiàn)的次要特征，首先表現(xiàn)為發(fā)作性睡病，然后是猝倒和耳聾，隨后很快出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)（表1).

DNMT1內(nèi)的不同突變?nèi)绾萎a(chǎn)生不同的遲發(fā)表型，并優(yōu)先靶向選定的群體神經(jīng)元，如hypocretin細(xì)胞或浦肯野細(xì)胞？一種可能是DNMT1通過(guò) CpG 甲基化引起的基因沉默抵消了某些基因的過(guò)度表達(dá)，導(dǎo)致中樞和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的某些神經(jīng)元隨著衰老而發(fā)生不需要的細(xì)胞聚集體的積累。這是患者腦脊液中為什么會(huì)出現(xiàn)tau 蛋白水平升高和癡呆癥。關(guān)于共濟(jì)失調(diào)，佳學(xué)基因解碼的研究表明，減數(shù)分裂期間DNMT1活性的喪失會(huì)增加SCA1 (MIM 164400)中的 CAG 重復(fù)的增加。佳學(xué)基因病案集中病例經(jīng)過(guò)了典型測(cè)試SCA1、2、3、…6（MIM 146600、183090、109150 和 183086）重復(fù)（數(shù)據(jù)未顯示）并發(fā)現(xiàn)基體重復(fù)數(shù)正常。在小腦發(fā)育過(guò)程中，重復(fù)數(shù)增加仍可能發(fā)生在體細(xì)胞水平，或者通過(guò)重復(fù)附近的甲基化抑制SCA基因可能會(huì)促進(jìn)共濟(jì)失調(diào)蛋白聚集。

在個(gè)別病例中，發(fā)作性睡病/hypocretin缺乏癥是一種與 HLA-DQB1*06:02 (∼99%) 密切相關(guān)的散發(fā)性疾病。還發(fā)現(xiàn)了與 T 細(xì)胞受體 α ( TCRA , MIM 186880) 多態(tài)性的次級(jí)關(guān)聯(lián)并獨(dú)立復(fù)制，表明hypocretin細(xì)胞失去自身免疫介導(dǎo)?；蚪獯a的研究還表明冬季上呼吸道感染或 H1N1 疫苗接種是關(guān)鍵的環(huán)境觸發(fā)因素)。在 ADCA-DN 中，一種可能是hypocretin細(xì)胞異常容易受到DNMT1缺失引起的神經(jīng)變性的影響以及由此產(chǎn)生的 DNA 低甲基化。在這種情況下，該機(jī)制不會(huì)是自身免疫的。另一種解釋可能涉及DNMT1和 DNA 甲基化在 ADCA-DN 家族自身免疫反應(yīng)背景下調(diào)節(jié)各種免疫細(xì)胞群的作用，盡管在這種情況下它可能發(fā)生在沒(méi)有 DQB1*06:02 的情況下，這與散發(fā)病例不同。眾所周知，患有HSAN1的人更容易受到感染，盡管佳學(xué)基因的所收集的這幾個(gè)病例并非如此。此外，DNMT1在免疫細(xì)胞中高表達(dá)，低甲基化已被證明與狼瘡等其他自身免疫性疾病有關(guān)。最后，DNMT1是 CD4+ 在 TCR 刺激下分化為 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞（通過(guò) Foxp3 表達(dá)的去抑制）所必需的。缺乏對(duì)hypocretin神經(jīng)元具有特異性的 CD4+ 調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞可能導(dǎo)致自身免疫。

最后，還值得注意的是，最近的一項(xiàng)全基因組關(guān)聯(lián)研究在散發(fā)病例的P2RY11 (MIM 602697) 基因座中發(fā)現(xiàn)了發(fā)作性睡病相關(guān)多態(tài)性，該基因位于 (20-100 kb) DNMT1附近。在這項(xiàng)基因解碼中，關(guān)聯(lián)度最高的 SNP rs2305795 位于P2RY11基因座內(nèi)，與白細(xì)胞中P2YR11的表達(dá)降低有關(guān)。這種先前報(bào)道的關(guān)聯(lián)可能是未檢測(cè)到的與位于DNMT1基因座內(nèi)的多態(tài)性的連鎖不平衡的結(jié)果。P2RY11 - DNMT1的額外精細(xì)定位和測(cè)序?qū)⑿枰獏^(qū)域來(lái)探索這種可能性。或者，DNMT1調(diào)控元件也可能位于P2RY11基因座內(nèi)，因?yàn)榘琍PAN（MIM 607793）、P2RY11、EIF3S4（MIM 603913）和DNMT1的同線區(qū)域在脊椎動(dòng)物中是保守的，表明進(jìn)化壓力的存在。最顯著相關(guān)的 SNP 不僅與 P2RY11 表達(dá)降低相關(guān)，而且與白細(xì)胞中 DNMT1 表達(dá)降低相關(guān)。 DNMT1 的表達(dá)與 P2RY11 的表達(dá)相關(guān)，基因型對(duì) DNMT1 表達(dá)的影響主要是由 CD4+ T 細(xì)胞中 DNMT1 的高表達(dá)驅(qū)動(dòng)的。因此，繼發(fā)于 P2RY11 遺傳關(guān)聯(lián)的 DNMT1 活性降低可能導(dǎo)致偽君子細(xì)胞的脆弱性增加，即使在散發(fā)性 HLA-DQB1 * 06:02 相關(guān)病例中也是如此。

ADCA-DN綜合征的致病基因之一的結(jié)構(gòu)功能解析：基因解碼基因檢測(cè)的物質(zhì)基礎(chǔ)

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圖 2：( A ) 小鼠DNMT1的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（PDB 登錄號(hào) 3AV5，使用 Jmol_S 生成的圖像）??和 RFTS 域中新發(fā)現(xiàn)的氨基酸取代（橙色箭頭）的位置。還顯示了 Klein等人報(bào)告的氨基酸變化的位置。( 4 )，在蛋白質(zhì)的 TS 結(jié)構(gòu)域中（淺綠色箭頭）。顯示的底物是S -腺苷-l-同型半胱氨酸。( B ) 包含三個(gè)新突變（橙色框）和之前由 Klein等人報(bào)告的兩個(gè)突變的區(qū)域的保護(hù)程度概述。( 4 ) (淺綠色方框)。

(責(zé)任編輯：佳學(xué)基因)

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