RNA测序揭示5' UTR变异致X连锁无丙种球蛋白血症及更广泛免疫失调的分子机制

《Journal of Clinical Immunology》：RNA Sequencing Addresses a 5’ UTR Variant Leading to X-Linked Agammaglobulinemia and Broader Immune Dysregulation

本研究针对一例经多次基因检测未能确诊的X连锁无丙种球蛋白血症（XLA）患者，通过整合基因组测序（GS）与RNA测序（RNA-seq），成功鉴定出BTK基因5' UTR区的一个新生变异（c.-32A>G）导致其表达显著降低。研究不仅利用转录组学特征为变异致病性提供了功能证据，还首次系统描绘了XLA的全局基因表达谱，揭示了超出B细胞缺陷的广泛免疫失调通路，为理解XLA自身免疫并发症机制提供了新视角，凸显了多学科团队（MDT）诊疗模式的重要性。

　　

X连锁无丙种球蛋白血症（XLA）是一种主要由BTK基因变异引起的原发性免疫缺陷病，患者自幼年起便面临反复感染的威胁。尽管静脉注射免疫球蛋白（IVIG）等标准治疗显著改善了患者的生存期，但进入成年期的患者出现自身免疫等非感染性并发症的风险却日益凸显，其背后的机制却知之甚少。更棘手的是，部分具有典型XLA临床表现的患者，即使经过包括外显子组测序（ES）在内的多次基因检测，仍无法获得明确的分子诊断，其病因可能隐藏在被常规分析忽略的非编码区域。

面对这一挑战，来自北京协和医院的研究团队在《Journal of Clinical Immunology》上发表了一项研究，他们采用了一种强大的工具——RNA测序（RNA-seq），不仅成功破解了一例长达18年未能确诊的XLA病例之谜，还首次绘制了XLA的全局转录组图谱，揭示了其背后更为广泛的免疫系统紊乱。

为了深入探究病因，研究人员对一名18岁男性患者及其父母进行了核心家系 trio 基因组测序（GS）和RNA-seq。患者自幼反复感染，近期出现门脉高压等自身免疫相关并发症，但此前四次基因检测（两次免疫缺陷panel检测、一次BTK单基因检测、一次双人外显子组测序）均未得出明确诊断。RNA-seq数据与89名对照者的数据进行比较，以识别表达异常基因。同时，通过RT-PCR对BTK表达进行验证。此外，利用基因集富集分析（GSEA）探索差异表达基因所富集的生物学通路，从而揭示疾病的潜在分子机制。

临床表现为诊断带来挑战

患者是一名18岁男性，因进行性下肢凹陷性水肿和腹水一年入院。他从3个月大开始就反复发热、感染，包括中耳炎、肺炎和化脓性髋关节炎。10岁时，基于低血清免疫球蛋白水平怀疑XLA，但多次基因检测结果均为阴性或非信息性。尽管根据临床怀疑定期接受IVIG治疗，感染得到控制，但新出现的门脉高压和脾功能亢进等肝脏并发症，使得病因更加扑朔迷离。

遗传数据再分析与多学科团队会诊指明方向

对既往外显子组测序数据的重新分析，在患者中发现了一个位于BTK基因5' UTR区的半合子变异（NM_000061.3:c.-32A>G），但其母亲未携带。该变异在人群数据库gnomAD中不存在，既往无报道，且该区域变异耐受性低。由于缺乏功能证据，该变异最初被归类为意义不明确变异（VUS）。鉴于复杂的临床表现，患者被转至北京协和医院罕见病多学科团队（MDT）进行会诊，考虑其门脉高压可能与自身免疫失调有关，并建议进行家系基因组测序和RNA-seq以明确诊断。

整合RNA-seq与GS的分子发现锁定病因

家系基因组测序证实c.-32A>G变异为新生变异。表型和基因型驱动分析均未发现其他更可能的致病性变异。RNA-seq的Sashimi图显示，患者BTK基因5' UTR区完全缺乏连接读段，表明其经典转录本缺失。与对照组相比，患者BTK表达量极显著降低（z score = -7.53），而其父母表达正常。RT-PCR进一步证实患者无法检测到BTK表达。这些证据共同支持该5' UTR变异通过影响转录本稳定性或加工，导致BTK功能丧失，是致病的根本原因。

基因集富集分析揭示广泛免疫失调的转录组特征

对表达异常基因的分析不仅发现了BTK及其相关的免疫球蛋白基因（IGHM, IGKC）下调，还发现了与T细胞发育（TRBV24-1, HES4, ADGRE1）和炎症加剧（PLVAP）相关的基因表达异常。GSEA显示，这些基因显著富集于B细胞分化、体液免疫应答等已知通路，但同时也富集于更广泛的“免疫应答”和“炎症应答”相关通路。对这些通路的深入分析发现，多个关键基因（如下调的CCR7、PRKCQ，上调的IRF4、WDFY1等）的异常表达，共同指向了适应性免疫和天然免疫网络的广泛失调，这为解释XLA患者易伴发自身免疫并发症提供了分子层面的证据。

分子发现指导个体化诊疗管理

基于MDT会诊更新后的临床信息和RNA-seq提供的强大功能证据，c.-32A>G变异从VUS被重新分类为可能致病（LP）。患者最终确诊为XLA，并得以进入国家支持的IVIG治疗项目，减轻了其经济和心理负担。同时，基于RNA-seq揭示的广泛免疫失调特征，患者开始接受MDT的长期管理，不仅针对门脉高压进行治疗，还加强了对未来可能出现的自身免疫并发症的监测。

这项研究的意义在于，它生动展示了RNA-seq在解决疑难罕见病诊断中的强大能力，特别是对于常规DNA测序难以判读的非编码区变异。研究不仅结束了一名患者长达18年的诊断之旅，更重要的是，它首次提供了XLA的全面转录组学视图，揭示了其病理机制远不止于B细胞缺陷，而是涉及整个免疫网络的失调。这些发现深化了对XLA疾病本质的理解，特别是其自身免疫并发症的发生机制，为未来开发更精准的治疗策略提供了线索。同时，研究也强调了多学科团队合作在复杂罕见病诊治中的核心价值。尽管本研究为单病例报告，其结论有待更大样本验证，但它为利用转录组学信息辅助变异解读和理解疾病机制树立了典范，有望推动临床诊断流程的优化和精准医疗在免疫缺陷病领域的发展。