中国家族KRT9基因变异致掌跖表皮分化障碍的鉴定与植入前遗传学诊断研究

为解决中国家族性掌跖表皮分化障碍（KRT9-pEDD）的遗传阻断问题，研究人员开展了KRT9基因变异鉴定与植入前遗传学单基因病检测（PGT-M）研究，发现KRT9基因c.503T>C（p.Leu168Ser）错义突变是致病原因，通过PGT-M成功阻断致病变异传递并诞生健康婴儿，为单基因遗传病防治提供重要临床路径。

　　

掌跖表皮分化障碍（KRT9-palmoplantar epidermal differentiation disorder, KRT9-pEDD）是一种罕见的常染色体显性遗传病，患者手掌和脚底皮肤会出现弥漫性增厚、黄变和局部脱屑裂纹。这种疾病通常在出生后数周至数月内发病，伴随终身的热觉和触觉敏感性下降、行走困难以及社交障碍。目前尚无有效治疗方法，遗传阻断成为患者家庭生育健康后代的关键手段。KRT9-pEDD主要由角蛋白9（Keratin 9, KRT9）基因突变引起，该基因编码的角蛋白9是掌跖表皮终末分化角质细胞中特异性表达的类型I中间丝蛋白，其突变会导致细胞骨架结构异常和机械脆性。全球发病率约为2.2–4.4/10万活产儿，已发现30多种KRT9基因致病突变，其中1A和2B螺旋区是突变热点区域。

在这项发表于《Hereditas》的研究中，林丹、林娜等研究人员对一个中国四代17名成员（包括8例患者）的KRT9-pEDD家族进行了深入分析。研究团队通过全外显子测序（Whole-exome sequencing, WES）和Sanger测序验证，在先证者及其父亲中发现了KRT9基因第1外显子的c.503T>C杂合错义突变，导致第168位亮氨酸被丝氨酸取代（p.Leu168Ser）。该突变位于KRT9高度保守的1A螺旋结构域，会破坏中间丝蛋白组装和角质细胞 cytoskeleton 稳定性，从而引起掌跖角化病症。

研究人员采用了几项关键技术方法：从家族成员采集外周血样本提取基因组DNA；通过全外显子测序筛选突变位点并用Sanger测序验证；对先证者实施体外受精胚胎移植技术（in vitro fertilization embryo transfer），在囊胚阶段进行滋养层细胞活检；采用单细胞全基因组扩增（Whole-genome amplification, WGA）和下一代测序（Next-Generation Sequencing, NGS）进行植入前遗传学单基因病检测（Preimplantation Genetic Testing for Monogenic disorders, PGT-M）；妊娠18周后通过羊膜穿刺术采集胎儿脱落细胞进行产前诊断和Sanger测序验证。

研究结果

Pedigree analysis and clinical features

系谱分析显示该家族疾病呈常染色体显性遗传模式，所有患者均在1岁内发病，随年龄增长症状加重，表现为掌跖皮肤弥漫性增厚、黄变和边界清晰的 erythematous 边缘（图2）。先证者于2021年就诊进行遗传咨询，希望生育不携带致病突变的后代。

Variant identification and validation

Sanger测序验证显示先证者和其父亲携带KRT9基因c.503T>C杂合突变（图3），该突变在人群中出现频率极低，已被人类基因突变数据库（HGMD）收录为致病性变异。突变位于KRT9蛋白1A螺旋区，该区域是已知的致病突变热点，会破坏中间丝网络形成导致严重临床表现。

PGT-M and embryo selection

通过促排卵和单精子卵胞浆内注射（ICSI）技术获得33枚卵子，培养出4个囊胚。PGT-M检测显示16号胚胎为非整倍体但携带KRT9突变，15号胚胎不携带突变但为嵌合体（表1）。在先证者要求下移植了15号胚胎（5-4AA）。

Prenatal diagnosis and outcome

妊娠18周时羊膜穿刺术提取胎儿DNA，基因组拷贝数变异（CNV）分析和Sanger测序均显示胎儿不携带KRT9突变（图4、图5）。2024年2月先证者剖宫产分娩一女婴，随访18个月未见任何KRT9-pEDD临床症状（图6）。

讨论与结论

该研究在中国家族中鉴定了KRT9基因c.503T>C（p.Leu168Ser）错义突变是导致KRT9-pEDD的致病原因，扩展了对该疾病突变和表型谱的认识。通过综合遗传咨询和PGT-M技术，研究人员成功阻断了致病突变的垂直传播，实现了健康婴儿的诞生。研究表明，位于KRT9 1A螺旋区的p.Leu168Ser突变会破坏角蛋白中间丝组装，导致细胞骨架不稳定和机械脆性，临床表现为掌跖角化症。该突变位点存在表型异质性，不同个体可能呈现差异化的临床表现。

目前KRT9-pEDD的治疗仅限于症状管理，如润肤剂和系统性维A酸类药物，但存在骨骼异常和致畸风险等副作用限制其应用。最新研究显示CRISPR/Cas9基因编辑疗法可能成为潜在治疗手段，能在动物模型中显著改善 hyperkeratosis、异常黑色素沉积和应激角蛋白（K6/K16）表达紊乱等问题。

该研究建立了从基因鉴定、遗传咨询、PGT-M到产前诊断的完整临床管理路径，为类似单基因遗传病的防治提供了重要参考框架。通过成功阻断KRT9-pEDD致病突变的家族传递，证明了PGT-M技术在预防遗传性疾病中的有效性和临床应用价值。