TSPEAR相关疾病患者的基因型与表型：主要表现为牙齿异常的 evidence

《American Journal of Medical Genetics Part A》：Genotypes and Phenotypes of Patients With TSPEAR-Related Disorder: Evidence of a Predominant Dental Phenotype

TSPEAR基因双等位突变导致牙齿发育异常，表现为锥形牙和牙齿缺失，临床普遍存在而听力不受影响。研究纳入11例来自7个家族的患者，发现10个致病变异（7新发），其中5个为移码突变或早熟终止密码子。蛋白质结构分析显示耳蛋白域突变导致蛋白稳定性下降。所有患者无听力障碍，但部分存在皮肤薄、毛发稀疏等外胚层特征。该研究证实TSPEAR是牙齿发育的关键基因，并澄清了其与听力损失无关的结论。

　　TSPEAR（染色体21q22.3）是一种与牙齿发育密切相关的蛋白质编码基因，其表达主要集中在牙釉质结（enamel knot）中。该基因的双等位基因功能丧失突变已被证实会导致外胚层发育障碍（ectodermal dysplasia）、牙齿发育不全（tooth agenesis）以及感音神经性耳聋（sensorineural hearing loss）。然而，TSPEAR在听觉过程中的具体作用仍不清楚。本研究旨在进一步明确TSPEAR相关疾病的等位基因和临床表现谱，通过分析来自七个家庭的11名患者，我们发现了TSPEAR基因中的纯合和复合杂合致病性变异，并进一步探讨这些变异与临床表现之间的关系。

牙齿发育是一个复杂的过程，涉及多个信号通路的相互作用，如骨形态发生蛋白（BMP）、成纤维细胞生长因子（FGF）、肿瘤坏死因子（TNF）、sonic hedgehog（SHH）以及WNT等。这些通路通过拮抗或协同作用调控牙齿的形成，最终导致个体在乳牙和恒牙阶段分别拥有20颗和32颗牙齿。牙齿发育异常包括牙齿数量异常和形态异常，如多生牙（supernumerary teeth）和牙齿发育不全（tooth agenesis）。根据缺失牙齿的数量，牙齿发育不全可以进一步分为三种类型：少牙症（hypodontia，最多缺失六颗牙齿）、少牙症（oligodontia，超过六颗牙齿缺失）和无牙症（anodontia，所有牙齿缺失）。牙齿发育异常可能由遗传、环境或进化因素引起，并可能与多种系统性表现和综合征相关，也可能表现为孤立性表现。

TSPEAR基因的突变已被证实与牙齿发育不全密切相关。该基因编码的蛋白质由N端信号序列、一个血小板反应蛋白（thrombospondin TSP）结构域和七个串联的EAR结构域组成。这些结构域在蛋白质的功能中起着重要作用，尤其是EAR结构域，其结构可能形成β-桨轮结构（β-propeller），并参与蛋白质-蛋白质相互作用。TSPEAR的表达在牙釉质结中最为显著，这一结构在牙齿发育过程中发挥关键作用。TSPEAR在调控Notch信号通路中可能起到重要作用，通过影响Notch信号网络中的基因表达，间接参与牙齿和毛发的发育。

尽管TSPEAR基因的双等位基因突变最初被认为与孤立性感音神经性耳聋相关，但随后的研究对其与听力功能的关联提出了质疑，且目前尚未明确其在听觉系统中的作用。本研究通过分析11名携带TSPEAR突变的患者，发现他们均表现出牙齿发育异常，包括牙齿数量减少和形态改变（如锥形牙和牙齿缺失），但没有一例出现听力损失。这一结果表明，TSPEAR相关疾病并不以听力障碍为特征，而是主要表现为牙齿发育异常。

本研究采用外显子组测序（exome sequencing, ES）技术，对93名来自80个家庭的患者进行了分子遗传学分析。其中，62名患者被成功诊断，达到了67%的诊断率。TSPEAR基因的致病性变异在11名患者中被发现，占所有被评估个体的12%。这些变异包括纯合和复合杂合突变，其中7个变异是首次在文献中描述，而其余3个变异则已被提交至公共数据库ClinVar。通过对这些变异的深入分析，我们发现TSPEAR基因的突变在多个不同的结构域中出现，包括EAR1至EAR7。这些突变大多数属于无义突变（nonsense variants）或导致蛋白质结构不稳定的功能性变异（missense variants），其中一些突变可能引发无义介导的mRNA降解（nonsense-mediated mRNA decay, NMD）。

在对这些突变的分析中，我们发现某些突变虽然在公共数据库中出现频率较低，但在特定人群中可能具有更高的携带率。例如，p.Asp639Asn突变在GNOMAD数据库中出现频率为0.0038，但在我们的内部数据库中未被发现。然而，该突变在家族IV的三名受影响个体中以复合杂合形式存在，结合其他预测工具的结果，我们推测该突变可能具有一定的致病性。此外，我们还对某些错义突变进行了蛋白质建模分析，发现它们可能对蛋白质结构和稳定性产生不利影响。例如，p.Phe626Ser突变可能导致蛋白质结构的破坏，失去某些关键的疏水相互作用，而p.Asp639Asn突变则可能改变蛋白质的构象，影响其正常功能。

值得注意的是，尽管TSPEAR基因的突变可能影响其他外胚层衍生器官，如汗腺、皮肤、毛发和指甲，但在本研究中，这些表现并不一致，且仅在部分患者中出现。例如，4名患者表现出异常的出汗，而4名患者表现出稀疏或细软的毛发，但这些表现在成人阶段可能有所缓解。此外，一名患者表现出指甲发育异常，而其他患者则没有。这表明TSPEAR基因的突变在不同个体中的表现具有一定的异质性，可能受到其他遗传或环境因素的影响。

在面部特征方面，虽然没有明确的面部特征模式，但大多数患者表现出上颌后缩（maxillary retrusion）。这一现象在64%的受影响个体中被观察到，与牙齿缺失的程度相关。此外，一些患者表现出高前发际线（high anterior hairline）和扁平面部轮廓（flat facial profile），这些特征可能在进一步的研究中被证实为TSPEAR相关疾病的一部分。有趣的是，稀疏毛发的表现仅在儿童期出现，而在成人阶段可能恢复正常，这可能意味着TSPEAR在毛发发育的早期阶段具有更关键的作用，而在成年后其影响可能减弱。

在听力功能方面，所有11名患者均未表现出听力损失，且4名患者接受了听力测试，结果均为正常。这与之前的一些研究结果相矛盾，这些研究曾提出TSPEAR突变可能与感音神经性耳聋相关。然而，本研究的发现表明，TSPEAR基因的突变并不导致听力障碍，因此需要进一步的研究来澄清这一争议。

此外，我们还发现TSPEAR相关疾病在临床表现上具有一定的多样性，但牙齿异常是其最显著和一致的特征。所有受影响的个体均表现出牙齿数量减少和形态改变，如锥形牙和牙齿缺失，且这些表现具有完全的外显率。这表明，TSPEAR基因的突变在牙齿发育中起着至关重要的作用，而其他外胚层异常则可能是次要的或与个体遗传背景有关。

综上所述，TSPEAR基因的突变与牙齿发育不全密切相关，而其与听力障碍的关联仍存在争议。本研究的结果表明，TSPEAR相关疾病可能比之前认为的更为常见，并且在某些情况下可能被低估。因此，TSPEAR应被纳入牙齿发育不全患者的初步基因检测面板中，无论其是否符合外胚层发育障碍的严格诊断标准。此外，我们还对TSPEAR的变异进行了更全面的描述，并提供了更多的临床和分子数据，以支持其致病性。未来的研究应进一步探索TSPEAR基因在牙齿发育中的具体机制，以及其与其他外胚层发育异常之间的潜在关联。