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为探究 X 连锁肾上腺脑白质营养不良(X-ALD)表型变异的影响因素,研究人员开展对男性嵌合型 X-ALD 的研究。他们通过新生儿筛查(NBS)和下一代测序(NGS),发现 6 例男性患者,估计发病率为 1.8% 。该研究为 X-ALD 的诊疗提供新视角。
在生命的奇妙旅程中,遗传密码犹如一本神秘的指南,掌控着人体的生长、发育与健康。然而,有时候这本指南会出现一些 “小插曲”,体细胞嵌合现象便是其中之一。它会导致个体细胞间出现遗传差异,进而影响疾病的表现,可这一现象在疾病研究中却常常被忽视。
X 连锁肾上腺脑白质营养不良(X - ALD)是一种神经代谢性过氧化物酶体疾病,发病率约为 1/14000 - 1/17000。它由位于 X 染色体上的 ABCD1 基因突变引起,该基因负责编码一种将超长链脂肪酸(VLCFA)转运进过氧化物酶体的蛋白。一旦基因发生致病性变异,过氧化物酶体对 VLCFA 的 β - 氧化就会受损,使得 VLCFA 在血浆和组织中堆积。目前已知,患有 X - ALD 的男性 VLCFA 水平几乎都升高,但他们的临床表现却差异巨大,从成年期的孤立性肾上腺功能不全,到儿童早期迅速进展的炎症性脱髓鞘疾病(“脑型 X - ALD”)都有。尽管过氧化物酶体功能障碍是核心因素,但 VLCFA 升高引发疾病的具体机制仍不明确,而且也很难预测哪些无症状的新生儿会发展为脑型 X - ALD。
为了深入了解这些问题,来自美国华盛顿大学、西雅图儿童医院等多个机构的研究人员展开了一项重要研究。他们假设在通过新生儿筛查被确定为有 X - ALD 风险的无症状儿童中,可能存在致病性 ABCD1 变异的体细胞嵌合现象,于是着手估计这一未被充分认识的因素的发生率,该因素可能会改变疾病的严重程度。这项研究成果发表在《npj Genomic Medicine》上。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本获取上,收集了研究对象的多种组织样本,包括血液、皮肤、口腔拭子、脑脊液、扁桃体和尿液等,并从中提取基因组 DNA(gDNA)和无细胞 DNA(cfDNA) 。检测技术方面,采用下一代测序(NGS)对 ABCD1 基因进行检测,还用定制的微滴数字聚合酶链反应(ddPCR)测定变异等位基因分数(VAF)。此外,通过联系大型商业测序实验室和州新生儿筛查项目获取数据,以此确定嵌合型 X - ALD 个体。
下面来看看具体的研究结果。首先是先证者(mXALD - 1)的鉴定与验证。该个体在新生儿筛查时发现 C26:0 - LPC 升高,后续 NGS 检测显示,ABCD1 基因存在一个可能致病的错义变异(NM_000033:c.1988T>C,p.Leu663Pro),VAF 约为 82% 。由于正常半合子 XY 男性的 X 连锁变异预期为 0% 或 100%,这一结果提示存在体细胞嵌合现象。SNP 微阵列和多重连接依赖探针扩增(MLPA)分析进一步验证了相关结果,且两年后采集的第二份血样 VAF 仍为 80%,表明突变细胞系在血液中稳定存在。
接着,研究人员探究了嵌合个体不同组织中变异等位基因分数的变化。对 mXALD - 1 的 6 种组织样本进行检测,发现 VAF 在 66% - 82% 之间,其中皮肤中的 VAF 最低。这表明该变异在不同组织中均有分布,且符合无症状男性个体存在 ABCD1 基因合子后嵌合变异、生化和分子检测确诊为 X - ALD 的特征。
之后,研究人员又发现了更多嵌合型 X - ALD 男性。通过联系多个实验室,他们共确定了 5 名额外的个体,加上先证者,总计 6 名男性。这些个体年龄在 6 个月 - 6 岁之间,均通过新生儿筛查发现,且多数无症状,肾上腺筛查和神经系统检查正常,部分个体脑部 MRI 有细微差异但保持稳定。
最后,研究人员对嵌合型 X - ALD 的发病率进行了估计。他们分析了两个大型参考实验室 2017 - 2022 年的数据,在 227 名携带致病性或可能致病性(P/LP)ABCD1 变异的男性中,4 人(4/227,1.8%)的 VAF 小于 100%,符合嵌合现象。
在研究结论与讨论部分,研究人员估计在分子确诊的 X - ALD 队列中,嵌合型 X - ALD 的频率约为 1.8%,并获得了 5 名嵌合型 X - ALD 个体的临床信息。这是首次在多组织中测量 VAF 并估计较大队列中嵌合现象发生率的研究。较高的 VAF 值表明,部分变异可能在发育早期就已出现。不过,由于部分个体因家族病史进行检测(不可能是嵌合型 X - ALD),且研究排除了意义不明的变异(VUS),所以该发病率可能存在低估或高估的情况。同时,实验室通常不会常规追踪和报告 VAF 偏离 100% 的情况,这也导致嵌合现象在 X - ALD 中未得到充分认识。鉴于新生儿筛查发现的无症状男性增多,且 NGS 比桑格测序对嵌合现象更敏感,研究人员建议实验室在报告中纳入相关信息。此外,确定嵌合型 ABCD1 变异是否与较低的表型外显率相关,还需要更多个体和长期临床随访,但前提是临床实验室常规报告嵌合现象。这项研究为 X - ALD 的研究提供了新的视角,有助于进一步了解疾病的发病机制和自然病程,也为精准医疗和遗传咨询提供了重要依据,推动了生命科学和健康医学领域对遗传疾病的深入研究。