STAT3基因新型低效等位基因变异致高IgE综合征的父子代际临床异质性研究

《Journal of Clinical Immunology》：A Novel Hypomorphic STAT3 Gene Variant in a 7-year-old Male with Hyper-IgE Syndrome

本刊推荐：为阐明高IgE综合征（HIES）的新型致病机制，研究团队针对一对表现为皮肤反复感染但临床严重度差异显著的父子，开展STAT3基因变异功能研究。发现新型STAT3 c.1838G>A (p.Ser613Asn)错义变异具有低效（hypomorphic）和显性负向（dominant-negative）双重特性，揭示STAT3-HIES存在年龄相关表型演化规律，为不典型病例的基因诊断提供重要依据。

　　

当一名7岁男童因腹股沟脓肿入院时，临床医生发现其病史中暗藏玄机——反复发作的头面部、躯干多发性疖肿，对抗菌药物不敏感的皮肤新病灶，以及显著升高的血清IgE（6,680 IU/mL），这些线索共同指向一种罕见的原发性免疫缺陷病：高IgE综合征（Hyper-IgE Syndrome, HIES）。然而患儿的NIH评分仅19分，缺乏肺炎、骨折等典型表现，外周血Th17细胞虽偏低但仍可检测（约0.25%），使得诊断陷入迷雾。真正的突破来自家族史调查：父亲幼年曾有类似皮肤感染史，成年后出现四次肺炎发作和支气管扩张，伴五次创伤性骨折，血清IgE升高至1,205 IU/mL且Th17细胞完全缺失（约0.03%），NIH评分高达43分。这种父子代际间临床表现的显著差异，激发了研究团队对遗传本质的探索。

通过杂交捕获靶向测序技术，研究人员对已知HIES相关基因（STAT3、TYK2、IL6R等）进行编码区全外显子测序，在患儿及其父亲中同时鉴定出STAT3基因新型错义变异c.1838G>A，导致SH2结构域第613位丝氨酸被天冬酰胺取代（p.Ser613Asn）。该位点邻近已知致病热点R382W/R382Q，但既往未被报道。为验证其致病性，团队构建野生型（WT）与S613N突变型STAT3质粒，通过脂质体转染至STAT3缺陷型A4细胞和HEK293T细胞。在IL-6刺激条件下，荧光素酶报告基因检测显示S613N变异体的STAT3转录活性显著低于野生型，证明其具有低效等位基因特性；而在内源性表达STAT3的HEK293T细胞中，S613N表现出剂量依赖性的显性负向效应，其抑制强度与经典致病突变R382W相当。

Western blot结果进一步揭示S613N变异体pSTAT3蛋白降解速率快于野生型，下游SOCS3表达水平同步降低。这些发现首次阐明S613N变异通过影响STAT3磷酸化稳定性及转录调控功能导致HIES的分子机制。

关键实验技术概览

本研究采用临床基因诊断与功能验证相结合的策略：首先通过靶向下一代测序（targeted next-generation sequencing）筛选先证者及其家系成员的HIES相关基因，发现STAT3新型变异后经Sanger测序验证；进而利用瞬时转染系统（transient expression system）将野生型与突变型STAT3质粒分别导入STAT3缺陷细胞系（A4）和HEK293T细胞，通过荧光素酶报告基因实验（luciferase assay）评估STAT3转录活性，并采用免疫印迹法（immunoblot）检测STAT3磷酸化水平及下游信号分子表达。

研究结果分析

基因变异特征

在STAT3基因SH2结构域发现新型c.1838G>A (p.Ser613Asn)错义变异，生物信息学分析显示该位点在进化上高度保守，且人群频率数据库（gnomAD、iJGVD等）均未见报道。

功能验证实验

在STAT3缺陷型A4细胞中，S613N变异体的IL-6诱导转录活性仅为野生型的30%，证实其低效等位基因特性；在HEK293T细胞中，S613N与野生型STAT3共转染时表现出剂量依赖性显性负向效应，抑制率达60%-70%。

蛋白表达动力学

IL-6刺激后，S613N变异体pSTAT3蛋白在30分钟内达到峰值，但120分钟后降解速率显著快于野生型，提示变异影响蛋白稳定性而非初始磷酸化过程。

临床表型关联

先证者与父亲携带相同变异但Th17细胞数量差异显著（0.25% vs 0.03%），且父亲随年龄增长出现肺部并发症，表明STAT3-HIES表型表达存在年龄依赖性修饰。

结论与展望

本研究通过多学科协作揭示STAT3新型S613N变异具有独特的双机制致病性——既表现为转录活性的部分丧失（低效效应），又可通过干扰野生型STAT3二聚化发挥显性负向作用。这种分子水平的复杂性恰好对应临床观察到的代际异质性：先证者幼年期仅表现为Th17细胞轻度减少和皮肤局限感染，而父亲随年龄增长出现Th17细胞完全缺失和多系统受累。该发现不仅拓展了STAT3-HIES的基因突变谱，更提示临床医生对不典型HIES病例应加强家族史调查和长期随访，特别是针对携带低效变异患儿的年龄相关表型演化进行预警。论文发表于《Journal of Clinical Immunology》，为STAT3信号通路在免疫稳态维持中的动态调节机制提供了新的理论视角。