印度南部近亲家庭中发现 GDAP1 基因复合杂合突变与 Charcot-Marie-Tooth 病(CMT)的关联研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Egyptian Journal of Medical Human Genetics 1.2

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  Charcot-Marie-Tooth 病(CMT)是遗传性运动感觉神经病,具遗传异质性。为明确 CMT4A 致病机制,研究人员对印度南部近亲家庭开展研究,通过靶向外显子测序等技术,发现 GDAP1 基因复合杂合突变,为遗传咨询和早期诊断提供依据。

  

研究背景


在人类神经退行性疾病的版图中,Charcot-Marie-Tooth 病(CMT,遗传性运动感觉神经病)宛如一团复杂的迷雾,困扰着医学界。这种疾病以周围神经病变为核心特征,患者会出现肢体远端肌肉无力、萎缩、感觉减退等症状,严重影响生活质量。其最大的挑战在于显著的临床、电生理和遗传异质性 —— 不同患者可能表现出截然不同的症状,致病基因更是多达数十个。其中,常染色体隐性遗传的 CMT4A 亚型尤为棘手,已知其与 GDAP1 基因(编码神经节苷脂诱导分化相关蛋白 1)的纯合或复合杂合突变相关,但在印度人群中的遗传谱和表型特征却鲜见报道。

GDAP1 基因位于 8q21 染色体区域,其编码的蛋白在神经发育、线粒体动态平衡、轴突运输等过程中扮演关键角色,尤其在施万细胞(Schwann cell)和神经元的相互作用中不可或缺。然而,该基因的突变如何具体引发 CMT4A 的病理过程,不同人群中是否存在独特的突变类型,这些问题如同散落的拼图,亟待更多临床案例和遗传学研究来填补空白。在此背景下,来自印度瓦拉纳西巴纳拉斯印度大学(Banaras Hindu University)的研究团队展开了一项具有地域和临床价值的探索,试图为 CMT4A 的精准诊断和遗传咨询撕开一道突破口。该研究成果发表在《Egyptian Journal of Medical Human Genetics》,为理解 CMT 的遗传多样性提供了新视角。

关键技术方法


研究以印度南部一个近亲家庭为研究对象,包含 1 名 CMT4A 患者、1 名无症状 siblings 和母亲。主要技术路径如下:

  1. 临床评估:通过神经传导速度(NCV)、肌电图(EMG)、神经活检和颈椎 MRI,确认患者周围神经脱髓鞘、神经活动减弱等典型 CMT4A 特征。
  2. 遗传分析:利用靶向外显子测序(TES)筛选致病突变,结合多重连接依赖探针扩增技术(MLPA)排除拷贝数变异(CNV),并通过 Sanger 测序验证突变在家族中的 segregation。
  3. 功能预测与建模:运用 SIFT、Polyphen2 等生物信息学工具评估突变致病性,通过 AlphaFold2 和 DynaMut 进行蛋白质结构建模,分析突变对 GDAP1 稳定性和功能的影响。

研究结果


1. 临床表型与神经病理特征


患者表现为进行性上下肢无力、手足小肌肉萎缩、爪形手、跨阈步态、声音嘶哑及肌张力降低。神经活检显示周围神经脱髓鞘,NCV 证实神经活动减弱,MRI 提示颈椎轻度退行性变,综合符合 CMT4A 的诊断标准。

2. GDAP1 基因复合杂合突变的鉴定


通过 TES 在患者中发现 GDAP1 基因的复合杂合突变:

  • 错义突变(NM_018972.4:c.413A>G):导致第 138 位组氨酸(His)变为精氨酸(Arg,p.His138Arg),该突变未在任何公开数据库中记录,属 novel 变异。
  • 3' 非翻译区(3'UTR)突变(g.74488790C>A:c.*29C>A):仅在 gnomAD 数据库的南亚人群中发现,频率极低(0.00002)。

Sanger 测序验证显示,患者母亲携带 3'UTR 杂合突变,无症状 siblings 为野生型纯合子,提示患者的错义突变可能遗传自父亲(因父亲样本不可得,通过 segregation 模式推断)。

3. 突变的功能影响分析


  • 保守性分析:错义突变位点的组氨酸在多个物种中高度保守,提示其对蛋白功能至关重要。
  • 致病性预测:SIFT、Polyphen2 等工具均判定错义突变为 “有害”,DynaMut 模拟显示该突变导致 GDAP1 蛋白稳定性下降,与周围氨基酸的相互作用受损。
  • 剪接与表达调控:ESEfinder 分析提示,两个突变可能影响外显子剪接增强子(ESE)与 SR 蛋白的结合,潜在干扰转录后加工;3'UTR 突变可能通过影响 mRNA 稳定性或翻译效率调节基因表达。

研究结论与意义


本研究在印度人群中首次报道 GDAP1 基因复合杂合突变与 CMT4A 的明确关联,拓展了该基因的突变谱和 CMT4A 的表型多样性。新发现的错义突变通过破坏 GDAP1 蛋白结构与功能,结合 3'UTR 变异的潜在调控作用,共同驱动疾病发生,为 “基因型 - 表型关联” 提供了直接证据。

研究意义体现在多个层面:

  1. 临床应用:为类似家族的遗传咨询、产前诊断和症状前筛查提供了分子靶点,有助于早期干预和遗传风险评估。
  2. 遗传机制解析:揭示了 GDAP1 突变在印度 CMT4A 患者中的存在形式,补充了该基因在不同种族中的突变分布数据,为全球 CMT 遗传学研究增添了地域特异性信息。
  3. 治疗启示:通过阐明突变对线粒体动力学和神经轴突运输的影响,为开发靶向 GDAP1 功能异常的治疗策略(如调节线粒体稳态或蛋白稳定性的药物)提供了理论基础。

尽管研究受限于单一家族样本,且 3'UTR 突变的具体调控机制仍需进一步验证,但其首次在印度人群中建立的 GDAP1 与 CMT4A 的关联,犹如一盏明灯,为破解 CMT 的遗传异质性难题提供了新的坐标,也为跨种族神经遗传病的比较研究奠定了基础。随着更多类似研究的开展,CMT 的精准医疗图景将愈发清晰,为万千患者带来希望的曙光。

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