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T 细胞免疫缺陷严重影响患者健康，精准诊断对治疗意义重大。研究人员针对 SCID 基因靶向测序和全外显子测序无法确诊的 T 细胞缺陷患儿，开展全基因组测序（WGS）研究，发现 PTCRA 基因 8kb 纯合缺失，为诊断和治疗提供关键依据。
在人体的免疫系统中，T 细胞就像一支训练有素的精锐部队，肩负着抵御各种病菌入侵的重任，在协调细胞免疫和体液免疫反应中发挥着核心作用。T 细胞从骨髓中的多能造血干细胞分化而来，在胸腺中历经重重考验逐渐成熟，这一过程如同一场严格的军事训练。它要进行 T 细胞受体（TCR）基因重排，形成多样的抗原识别库，最终还要经过正负选择，确保能精准识别并清除外来病原体，同时避免攻击自身组织。
然而，当 T 细胞发育过程中的关键基因出现异常时，就好比部队的指挥系统出了故障，会导致严重的免疫缺陷，如严重联合免疫缺陷病（SCID）。这类疾病会使婴儿极易受到细菌、病毒和真菌等病原体的侵袭，生命健康受到极大威胁。目前，新生儿筛查（NBS）主要通过检测 T 细胞受体切除环（TREC）水平来筛查 SCID，能在一定程度上实现早期诊断和治疗。但并非所有 SCID 病例都能被 TREC 检测发现，还有许多类型的 T 细胞免疫缺陷也难以通过这种方法诊断出来。对于这些 T 细胞免疫缺陷患者来说，明确的基因诊断是进行理想治疗和遗传咨询的关键，就像为治疗指明了方向。
为了解决这些问题，来自加拿大多伦多病童医院（The Hospital for Sick Children）等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们利用全基因组测序（WGS）技术，对一名 T 细胞缺陷患儿进行研究，旨在寻找导致其免疫缺陷的根本原因。最终，研究人员发现了一个此前未被报道的 PTCRA 基因 8kb 纯合缺失，该缺失很可能导致编码的前 T 细胞受体 α（pTCRα）完全丧失功能，这一发现为患儿的诊断提供了明确依据，对后续治疗和遗传咨询具有重要意义。该研究成果发表在《npj Genomic Medicine》杂志上。
研究人员在这项研究中主要运用了以下关键技术方法：首先是全基因组测序技术，对患者及其父母的 DNA 进行测序，获取基因组信息；其次是变异检测和注释技术，使用特定的生物信息学流程检测单核苷酸变异（SNV）、插入缺失变异（indels）和拷贝数变异（CNVs），并对变异进行注释和优先级排序；最后通过多种实验技术进行变异验证和家系分析，如基因组 DNA PCR、Sanger 测序、qPCR 等，确定变异的真实性和在家族中的遗传模式 。
研究结果
- 病例介绍：一名 3 岁伊朗裔女性患儿，在新生儿 SCID 筛查中被发现 TREC 水平极低。其父母为近亲结婚，父亲童年时有反复耳部感染，母亲有反复鼻窦炎病史。患儿体格检查发现颈部和腹股沟淋巴结较小，胸部超声显示有胸腺。从 3 个月大开始出现轻度面部皮炎，有多次上呼吸道感染但能迅速恢复，对减毒活疫苗耐受性良好，生长发育正常。实验室检查显示其存在严重淋巴细胞减少，符合 T 细胞缺陷特征。
- 变异识别：临床靶向原发性免疫缺陷（PID）基因 panel 检测和临床全外显子测序均未找到病因。研究人员对患儿及其父母进行基于研究的 WGS，经过复杂的生物信息学分析，最终确定了 PTCRA 基因第一外显子的 8043bp 纯合缺失，该缺失移除了核心启动子、转录起始位点和翻译起始位点，很可能导致基因完全失活。
- 变异验证和家系分析：研究人员通过基因组 DNA PCR、Sanger 测序和 qPCR 等实验，证实了该缺失的存在及其在家族中的正确遗传模式。同时，PCR 扩增患儿和对照外周血淋巴细胞的 PTCRA RNA，发现患儿 PTCRA RNA 表达缺失。
- PTCRA-/-对免疫系统的影响：患儿 CD3+T 细胞数量减少，包括 CD4+和 CD8+T 细胞亚群，胸腺输出的 T 细胞也显著减少，但体外对植物血凝素（PHA）的反应在正常范围内。B 细胞、NK 细胞和中性粒细胞数量正常，单核细胞数量正常或略低。TCR 库分析显示，CD4+和 CD8+亚群的 Vβ 家族表达存在偏差。随着年龄增长，T 细胞数量先有所增加，后又下降。此外，患儿体内 γδ T 细胞数量显著增加，且出现了一些异常亚群，如 CD4-CD8-Vδ1+和 Vδ1-Vδ2-细胞，同时还存在非典型的 CXCR5+Tfh 样 γδ T 细胞 。
研究结论与讨论
这项研究意义重大，它再次证明了全基因组测序在检测拷贝数变异和其他结构变异方面的强大能力，这些变异可能会被外显子测序、基因分型或基因组杂交阵列遗漏。对于原发性免疫缺陷患者，明确的基因诊断至关重要，它不仅有助于确定治疗方案，如是否进行造血干细胞移植（HSCT），还能指导化疗方案的选择。此外，精确的基因诊断还能为使用高度选择性的生物制剂提供依据。
在本研究中，PTCRA 基因在 αβ T 细胞分化中起着关键作用，其缺陷会导致 αβ T 细胞发育受阻，γδ T 细胞代偿性增加。研究人员对患儿免疫系统进行了广泛评估，发现了许多异常，如 CD8+T 细胞减少且 IL-7 受体表达缺失，这可能会影响 CD8+记忆 T 细胞的存活，增加感染易感性。同时，γδ T 细胞的异常扩张也可能影响免疫平衡，使患者更易患感染和自身免疫性疾病。
综上所述，该研究通过全基因组测序为 T 细胞免疫缺陷患儿提供了明确的基因诊断，为后续治疗和遗传咨询奠定了基础，也为其他类似病例的研究和诊断提供了重要参考，推动了免疫缺陷疾病基因诊断领域的发展。
