PIEZO2基因新型内含子变异的功能解析及其在远端关节弯曲伴本体感觉和触觉障碍(DAIPT)中的致病机制研究

这篇研究通过功能实验鉴定了一个PIEZO2基因新型内含子变异(c.2170-15A>G)的致病机制，结合患者临床特征与分子生物学证据，首次证实该变异通过异常剪接导致无义介导的mRNA降解(NMD)，为远端关节弯曲伴本体感觉和触觉障碍(DAIPT)的基因诊断提供了重要依据。研究采用迷你基因(minigene)实验和患者原代细胞NMD抑制实验，完善了PIEZO2相关DAIPT的基因型-表型关联。

　　

ABSTRACT

DAIPT是一种罕见的常染色体隐性遗传神经疾病，以进行性机械感觉障碍为特征。研究团队通过外显子组测序在一名11岁男性患者中发现PIEZO2基因两个新型变异：无义变异(c.1924G>T; p.Glu642*)和内含子意义未明变异(VUS)(c.2170-15A>G)。

Background

PIEZO蛋白家族是高度保守的机械敏感性离子通道(MICs)，其中PIEZO2主要在背根神经节(DRG)和Merkel细胞表达，参与触觉、运动协调和伤害感受。PIEZO2功能丧失变异导致DAIPT，表现为新生儿呼吸窘迫、喂养困难、短身材、脊柱侧凸和远端关节挛缩等。

Methods

采用三重外显子测序鉴定变异，Sanger测序验证。通过迷你基因实验在HEK-293细胞中分析剪接变异，在患者原代成纤维细胞中使用NMD抑制剂(环己酰亚胺和嘌呤霉素)验证mRNA降解机制。

Results

功能实验证实内含子变异c.2170-15A>G破坏剪接位点，导致14个内含子核苷酸插入和外显子16阅读框移位，产生提前终止密码子。NMD抑制实验显示两个等位基因转录本均被降解。患者临床表现包括：新生儿期呼吸窘迫(14/18文献病例)、肌张力低下(22/25)、喂养困难(14/21)、运动发育迟缓(27/27)等典型DAIPT特征。

Case Description

患者出生后即出现严重呼吸窘迫、全身肌张力低下和吞咽困难。5岁时表现为特征性面容：颞部狭窄、上唇薄、小颌畸形等。进行性骨骼畸形包括手指屈曲挛缩(第三、四、五指)、马蹄内翻足等。肌肉活检显示非特异性肌纤维大小变异。

Molecular Diagnosis

外显子测序发现母源无义变异c.1924G>T(15号外显子)和父源内含子变异c.2170-15A>G(15号内含子)。SpliceAI和HSF预测后者破坏天然剪接受体位点。

Functional Characterization

迷你基因实验证实变异导致14nt内含子序列插入。患者成纤维细胞经NMD抑制剂处理后，可检测到异常剪接转录本，直接证实了变异致NMD降解的机制。

Discussion

本研究首次功能验证了PIEZO2内含子变异的致病性，完善了DAIPT的基因诊断谱系。患者表现的喉气管软化症和隐睾等特征拓展了表型谱。建议DAIPT患者应进行泌尿生殖系统和心脏超声监测。

该研究通过创新性功能实验将VUS重新分类为致病性变异，为遗传咨询和临床管理提供重要依据，同时强调多学科协作在罕见病诊断中的价值。