8q24.3区复杂拷贝数扩增的基因组重构：一例25年悬案的分子解析与临床启示

为解决染色体结构变异检测的局限性及临床表型-基因型关联难题，意大利研究团队通过CMA（染色体微阵列）、OGM（光学基因组图谱）和srWGS（短读长全基因组测序）技术，重新解析了一例20年前报道的8q24.3区复杂扩增病例。研究发现该区域存在嵌套式重复（DUP）、三重复（TRP）和扩增（AMP）片段，部分呈倒置排列，揭示了类似染色体重构（chromoanasynthesis）或DUP-TRP/INV-DUP的分子机制。尽管明确了基因组失衡的精细结构，但患者发育迟缓与癫痫的病因仍待探索，凸显了复杂扩增在罕见病诊断中的挑战。

　　

在人类遗传学领域，染色体结构变异的临床解读一直是难题。20年前，一例表现为发育迟缓和癫痫的女童病例通过传统核型分析被诊断为8q24.3区2.3 Mb末端倒置重复（INV-DUP），但该结果存在矛盾：既未检测到伴随的末端缺失（典型INV-DUP-DEL的特征），又突破了当时核型分析5-10 Mb的分辨率极限。这一“冷案”引发了后续研究的思考——究竟是技术局限导致误判，还是存在更复杂的基因组重构机制？

为破解谜题，意大利IRCCS Eugenio Medea研究所的Maria Clara Bonaglia团队联合丹麦等国际机构，采用多组学技术对患者基因组进行重新解析。研究发表于《European Journal of Human Genetics》，通过整合CMA、OGM和50×覆盖度的srWGS数据，结合RT-PCR验证和亲本溯源分析，揭示了远超预期的基因组复杂性。

关键技术包括：1）染色体微阵列（CMA）检测拷贝数变异；2）光学基因组图谱（OGM）解析大片段结构变异；3）短读长全基因组测序（srWGS）定位断裂点；4）RT-PCR定量基因表达（如GRINA和PLEC）；5）Sanger测序验证融合基因。样本来源于患者19年随访的新鲜血液及历史数据。

研究结果
分子特征
CMA与OGM显示8q24.3区存在两簇拷贝数增益：一段约540 kb区域至少三重复（~1.6 Mb），另一段1.14 Mb区域扩增4-8倍（~4.6-9 Mb），远超最初2.3 Mb的估计。srWGS进一步分解出23个碎片（43 bp-701 kb），包括5个缺失（B/F/G）、1个重复（D）、多个三重复（H-L/S）和扩增片段（M-r），部分呈倒置排列（图1b）。

机制解析
8个断裂点验证显示微同源（1-3 bp）和非模板插入（2-19 bp）特征，提示复制错误驱动。hN断裂点位于片段重复簇（segmental duplication），支持滚动环扩增模型（图1c）。亲本分析证实变异仅源自单一母源染色体。

临床关联
尽管发现6个三倍敏感基因（如PUF60）和GPAA1（与癫痫相关）位于扩增区，但未检测到致病性单核苷酸变异（SNV）。基因表达分析显示GRINA和PLEC分别过表达4倍和25倍，但表型-基因型关联仍不明确。

讨论与意义
该研究颠覆了传统INV-DUP-DEL的认知，提出两种可能机制：1）染色体碎裂后复制融合（break-replication/fusion）；2）DUP-TRP/INV-DUP的模板切换迭代。其意义在于：

1. 技术层面：证明多组学联合对复杂变异的解析价值，尤其OGM与srWGS的互补性；
2. 临床诊断：警示CMA单独使用可能低估变异复杂性，需结合断裂点分析；
3. 生物学启示：为生殖系细胞中罕见但未被充分记录的扩增事件提供分子模型。

遗留问题在于扩增如何干扰胚胎发育，未来需通过类器官模型或单细胞测序探索剂量敏感基因的时空表达效应。这一“基因组万花筒”案例再次印证：在结构变异领域，表象之下的分子真相往往比想象中更为诡谲。