非洲卢旺达家庭中发现与非典型 Cornelia de Lange 综合征相关的 TRMT61A 基因新变异：罕见病研究的重要突破

在 30% 临床呈现 Cornelia de Lange 综合征（CdLS）的患者中，其遗传病因不明，非洲地区该比例更高。研究人员对卢旺达一个家族的 CdLS 进行分子特征分析。发现 TRMT61A 基因新变异，这是非洲首次、全球第二次相关报道，强调了扩大全外显子测序（ES）在非洲罕见病研究的重要性。

　　Cornelia de Lange 综合征（CdLS）是一种极为罕见的遗传疾病，在欧洲联盟和美国的发病率分别低于 1:2,000 和 1:200,000。它就像一个神秘的 “病魔拼图”，患者的临床表现极为多样，从发育和认知迟缓、生长受限，到典型的颅面畸形、毛发增多，还有肢体、心脏缺陷，以及听力、视力障碍和胃肠道、泌尿生殖系统紊乱等问题 。更为复杂的是，由于其极端的异质性和广泛的表型谱，从轻度到重度症状都有，依据潜在的遗传病因和诊断所使用的分子算法，CdLS 被分为经典型和非经典型。而且，70% 的病例与多达七个基因相关，如 NIPBL、SMC1^A等，然而，仍有 30% 患者的遗传病因不明，这一比例在像非洲这样资源匮乏的地区往往更高，仿佛为这个神秘的 “病魔拼图” 又增添了更多难以拼凑的碎片。

为了深入探究这个神秘 “病魔拼图” 中缺失的部分，来自卢旺达大学医学与健康科学学院人类遗传学中心、开普敦大学健康科学学院医学系人类遗传学部门、约翰霍普金斯大学医学院 McKusick Nathans 研究所和遗传医学系等多个研究机构的研究人员，对卢旺达一个患有非典型 CdLS 的家系展开了深入研究。他们通过一系列严谨的研究，最终发现了 TRMT61^A基因上的一个新型纯合错义变异（NM_152307.3:c.665C > T p.(Ala222Val)），并证实该变异与这一家系中的常染色体隐性非典型 CdLS 密切相关。这一发现不仅是非洲地区首次报道，更是在全球范围内为 CdLS 的研究添上了重要一笔，极大地拓宽了 TRMT61^A基因相关 CdLS 的表型谱，为后续深入研究这种罕见病的发病机制和诊疗方法提供了关键线索。该研究成果发表在《BMC Medical Genomics》杂志上。

研究人员为开展这项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先，通过社区参与活动，从卢旺达不同地区的聋哑学校招募研究对象，建立样本队列。然后，对患者及父母的外周全血进行全外显子测序（ES），以此来寻找潜在的致病基因变异。之后，利用 Sanger 测序对发现的变异进行验证，并在 100 名健康对照个体中进行筛查。同时，借助多种生物信息学工具和软件，如 ANNOVAR、dbNSFP、PolyPhen-2 等，对变异进行注释、筛选和致病性评估。此外，还运用了蛋白质建模技术，包括二级结构预测和三维结构建模，来探究变异对蛋白质结构和稳定性的影响 。最后，通过在 HEK293T 细胞中进行体外功能实验，研究变异对 TRMT61^A蛋白定位和表达水平的影响。

下面来看具体的研究结果：

• 患者的人口统计学和表型描述：研究人员发现一个四口之家，其中两名患病兄弟姐妹因听力障碍接受评估。17 岁女性患者表现为双侧重度听力障碍、中度眼距过宽、眉毛拱起且浓密、进行性视力障碍和继发性闭经；14 岁男性患者则有智力障碍、双侧重度听力障碍和低位耳。他们的临床表现与典型的 CdLS 面部特征有所不同，分子分析提示这是一种非经典的家族性 CdLS。
• 外显子测序分析：对该家庭成员的 DNA 进行外显子测序后，发现 GJB2 和 GJB6 基因未检测到变异，但在 TRMT61^A基因中检测到一个纯合错义变异（NM_152307.3:c.665C > T p.(Ala222Val)）。Sanger 测序验证了该变异，且父母均为携带者，而患病的男性和女性为纯合变异。在 100 名健康对照中未检测到该变异，多种生物信息学工具预测该变异具有致病性，依据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南，该变异被归类为可能致病性变异（PP1，PP3，PS3，PM2）。
• 氨基酸的进化保守性：通过 NCBI BLAST 搜索发现，变异位点 p.(Ala222Val) 在 50 个比对结果中 100% 保守，该区域高度保守，提示该变异可能导致蛋白质结构和功能改变。
• 二级和三维蛋白质建模：二级结构分析显示，突变蛋白失去了位于¹⁶⁴VCR¹⁶⁶的螺旋结构，在¹⁹⁷VR¹⁹⁸处获得了新的 β - 链结构。I - mutant 2 预测表明，与野生型相比，该变异降低了蛋白质的稳定性。不过，三维结构分析未发现突变型与野生型之间有显著变化。
• 体外功能 HEK293T 细胞实验：活细胞观察证实了 tGFP、野生型和突变型蛋白的成功转染和表达，但突变型蛋白的荧光信号低于野生型。野生型 tGFP 融合蛋白定位于细胞核和细胞质，而突变型蛋白主要在细胞核中积累。蛋白质免疫印迹（Western blot）分析显示，野生型和突变型蛋白的特异性条带均在～60 kDa，但突变型蛋白的标准化靶信号低于野生型，这与共聚焦显微镜分析结果一致。
• 在人类内耳和小鼠中的表达模式：表达分析表明，TRMT61^A基因在人类内耳类器官和小鼠 RNA 测序数据中均有表达，包括毛细胞和支持细胞。

在研究结论和讨论部分，研究人员通过对这个卢旺达家系的研究，详细描述了一种由 TRMT61^A基因新型纯合错义变异导致的常染色体隐性非典型 CdLS 病例。多种证据，如生物信息学预测、细胞实验结果等，都表明该变异可能具有致病性，并且与两名患病兄弟姐妹的临床表型存在因果关系。虽然这两名患者缺少许多 CdLS 的经典特征，但他们表现出的一些症状，如言语障碍、听力障碍等，仍然符合 CdLS 的表现，进一步丰富了 TRMT61^A基因相关 CdLS 的表型谱。此外，该研究还强调了在非洲地区开展更多罕见病分子特征研究的重要性，呼吁扩大全外显子测序在非洲的应用，以便更好地研究遗传多样性丰富但研究相对不足的非洲人群中的罕见病，为全球罕见病研究提供更全面的视角和更多有价值的信息，推动罕见病领域的发展，为未来罕见病的诊断、治疗和预防带来新的希望 。