编辑推荐：
为探究 MODY4 致病机制，研究人员对两例日本患者开展 PDX1 基因研究，发现 c.443G>T（p.Arg148Leu）和 c.442C>G（p.Arg148Gly）两种新变体，均为功能丧失型，且与严重并发症相关，为 MODY4 诊疗提供新依据。
糖尿病作为全球高发的慢性疾病，其发病机制复杂多样。青年发病的成年型糖尿病（Maturity-Onset Diabetes of the Young，MODY）是一类特殊的单基因糖尿病，主要由胰腺 β 细胞发育和功能相关的单基因异常引起，具有发病早（通常在 25 岁前）、无肥胖史或 β 细胞自身抗体等特点。其中，由胰腺和十二指肠同源盒 1 基因（Pancreatic and Duodenal Homeobox 1，PDX1）突变导致的 MODY4（PDX1-MODY）是其重要亚型。然而，目前关于 PDX1-MODY 患者中变体的临床特征和发病机制的信息有限，深入研究该基因的致病变体对于明确疾病机制、优化诊疗策略具有重要意义。
为填补这一研究空白，东京女子医科大学（Tokyo Women’s Medical University）的研究人员针对 PDX1-MODY 展开研究，旨在发现新的致病变体并探究其功能影响及临床关联。该研究成果发表在《Human Genome Variation》上。
研究人员采用全外显子测序技术，对两例日本 MODY 患者及其家系成员进行基因分析，并通过功能实验验证变体的致病性。研究样本包括两个日本家系的 probands 及部分家族成员，获取了他们的临床资料和基因组 DNA。
病例呈现与基因分析
研究纳入两个日本先证者（probands）。家族 1 的先证者为 32 岁男性，27 岁诊断为糖尿病，初始通过饮食治疗控制血糖，后病情恶化，接受格列本脲和阿卡波糖治疗，糖化血红蛋白（HbA1c）水平在 10.0%-12.2% 之间，31 岁时出现增殖性糖尿病视网膜病变并接受玻璃体切除术。家族 2 的先证者为 16 岁女性，15 岁诊断糖尿病，服用格列齐特治疗，HbA1c 维持在 8.9%-9.4%。
全外显子测序发现，家族 1 先证者携带新的杂合错义变体 NM_000209.4 (NP_000200.1):c.443G>T，导致 p.(Arg148Leu) 氨基酸改变，该变体在 ClinVar 等数据库中无记录；家族 2 先证者携带 c.442C>G 变体，导致 p.(Arg148Gly)，该变体在 ClinVar 中被标记为 “可能致病”，但缺乏表型和功能分析信息。 segregation 研究显示，家族 1 中该变体在 II-4、III-4、IV-2 和 IV-5 中存在共分离，其中先证者女儿（IV-5）在基因检测 7 年后的 16 岁被诊断为糖尿病。
功能分析
通过转染实验评估变体影响。HiBiT 表达分析显示，携带 c.442C>G 变体的 HEK293T 细胞中 PDX1 表达显著低于野生型，而 c.443G>T 变体的 PDX1 表达与野生型相当。报告基因实验表明，野生型 PDX1 可使与人类胰岛素启动子 PDX1 结合位点连接的荧光素酶报告基因转录增加 3.2 倍，而两种变体均无功能，活性与仅转染含胰岛素启动子荧光素酶载体的细胞相当。这表明两种变体均为功能丧失型变体。
讨论与结论
根据功能研究结果和美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南，家族 1 的 p.Arg148Leu 变体符合 “致病” 标准（PS3+PM1+PM2+PP1+PP3），家族 2 的 p.Arg148Gly 变体致病性从 “可能致病” 升级为 “致病”（PS3+PM1+PM2+PP3+PP5）。
PDX1 作为关键的同源结构域转录因子，对胰腺发育和胰岛素分泌至关重要。其 DNA 结合同源结构域的致病性变体在 MODY4 中尤为重要，本研究中的 Arg148 位于该结构域的 N 端臂，对 DNA 结合和特异性至关重要，变体可能通过破坏 N 端臂与磷酸骨架的相互作用影响 DNA 结合，导致胰岛素缺乏。
研究发现，携带 Arg148 变体的患者表现出严重的糖尿病并发症，如增殖性视网膜病变、终末期肾病等，且存在餐后胰岛素分泌减少，提示该类变体可能导致类似严重胰岛素缺乏型糖尿病的表型。此外，家族 1 中部分携带变体成员在研究时未表现出葡萄糖不耐受，提示 PDX1-MODY 可能具有低外显率，其表型差异可能与遗传背景或环境因素有关。
该研究首次在日本人群中报道两种 PDX1 新致病变体，明确了其功能丧失机制及与严重临床表型的关联，为 MODY4 的基因诊断、遗传咨询和靶向治疗提供了新依据，有助于加深对单基因糖尿病发病机制的理解，并为临床精准诊疗提供重要参考。同时，研究强调了对 PDX1 变体进行功能验证的重要性，为后续相关研究奠定了基础。
