《Scientific Reports》：Phenotypic and molecular characterization of INPP5K-related congenital muscular dystrophy in four Egyptian patients
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INPP5K相关先天性肌营养不良症是一种超罕见的常染色体隐性遗传病，以早发性白内障、近端肌无力、血清肌酸激酶升高和智力障碍的不同组合为特征。迄今为止，全球范围内约有31例患者被报道，该病的临床和分子谱尚未完全明确。本研究描述了来自三个无血缘关系的埃及近亲家系的
INPP5K相关先天性肌营养不良症是一种超罕见的常染色体隐性遗传病，以早发性白内障、近端肌无力、血清肌酸激酶升高和智力障碍的不同组合为特征。迄今为止，全球范围内约有31例患者被报道，该病的临床和分子谱尚未完全明确。本研究描述了来自三个无血缘关系的埃及近亲家系的四例患者。所有患者均表现为肌张力低下、近端肌无力、小头畸形、鸭步步态、血清肌酸激酶升高和轻度智力障碍。仅在两名患者中发现了白内障，提示这一标志性特征存在不完全外显。两名患者的头颅磁共振成像（MRI）正常，而另外两名患者表现为轻度侧脑室不对称和胼胝体纤细。轴索神经病变和青春期延迟——这两种在INPP5K相关疾病中较少被报道的特征——也在本队列中被观察到。外显子组测序鉴定出三个纯合INPP5K变异，包括复发性p.(Ile50Thr)以及两个此前未被报道的错义变异：位于催化性5-磷酸酶结构域内的p.(Arg234Pro)和位于C端SKICH结构域内的p.(Tyr349Ser)。这两个变异均影响高度保守的氨基酸残基，在公共人群数据库中不存在，并被多种计算机模拟工具和蛋白质结构建模分析一致预测为有害。本研究结果细化了INPP5K相关肌营养不良症的临床和分子谱，并提供了来自埃及和北非的首例报道。此外，影响该蛋白两个主要功能结构域的变异的鉴定进一步支持了与INPP5K缺陷相关的显著分子和表型异质性。
论文解读
一、研究背景与研究目的
INPP5K基因（OMIM* 607875）定位于染色体17p13.3，编码肌醇多磷酸-5-磷酸酶K（SKIP），这是一种通过去磷酸化PI(4,5)P2负性调控PI3K-AKT-mTOR信号通路的脂质磷酸酶。该蛋白由N端催化性5-磷酸酶结构域和负责亚细胞定位的C端SKICH结构域组成。功能研究表明，INPP5K通过与内质网塑形蛋白ARL6IP1的相互作用定位于内质网管状结构，参与内质网组织和膜动力学调控。此外，INPP5K在肌动蛋白细胞骨架重塑、成肌细胞分化和胰岛素介导的GLUT4转运中发挥重要作用。
INPP5K双等位基因致病变异导致常染色体隐性遗传性先天性肌营养不良症（MIM# 617404），其特征为早发性白内障、近端肌无力和不同程度的智力障碍。患者通常表现为肌张力低下、运动发育里程碑延迟和血清肌酸激酶持续升高。该病的临床表型具有显著异质性，在白内障发病年龄、行走能力和神经系统受累方面存在差异。INPP5K相关肌营养不良症与Marinesco-Sj?gren综合征（MSS）和α-肌营养不良蛋白聚糖病存在相当大的表型重叠，尤其是在眼部和肌病表现方面。
自2017年该病首次被描述以来，其临床和分子谱已逐步扩展。大多数致病变异位于催化性磷酸酶结构域，且被预测保留部分残余活性，这与完全敲除小鼠模型中观察到的胚胎致死性一致。然而，来自北非人群的分子数据仍然十分匮乏。基于此，本研究旨在报道来自埃及的INPP5K相关疾病患者队列，通过外显子组测序鉴定双等位基因INPP5K变异，并与既往报道进行比较，以细化该病的等位基因和表型谱。
二、主要技术方法
研究人员从埃及国家研究中心临床遗传学门诊招募了来自三个无血缘关系的近亲家系的四例受累个体，所有参与者在入组前均获得父母或法定监护人的书面知情同意，研究经国家研究中心医学研究伦理委员会批准。临床评估涵盖产前、围产期、发育和神经病史，包括肌张力、深腱反射、近端和远端肌无力、步态异常及Gower征的评估，同时进行眼科检查、血清肌酸激酶（CK）测定和头颅磁共振成像（MRI）。分子分析方面，研究人员使用Agilent SureSelect Human All Exon V7捕获试剂盒和Illumina NovaSeq 6000平台对每个家系的一名受累个体进行外显子组测序（ES），生成150bp双端读长。测序数据通过BWA比对至GRCh37/hg19参考基因组，遵循GATK最佳实践进行变异 calling 和注释。候选INPP5K变异通过Sanger测序在所有可用家庭成员中验证并进行分离分析。变异致病性评估使用了包括PolyPhen-2、SIFT、CADD、REVEL、PROVEAN、MutationTaster、AlphaMissense、MetaLR、DANN、ClinPred、DEOGEN2和BayesDel在内的多种计算机模拟预测工具，并按照ACMG/AMP指南进行变异分类。此外，研究人员通过Clustal Omega进行多序列比对评估氨基酸残基的进化保守性，并使用PremPS服务器基于INPP5K蛋白结构进行三维结构建模分析。
三、研究结果
临床数据结果
四例受累个体来自三个无血缘关系的埃及近亲家系，包括三名女性和一名男性，年龄从6岁4个月到17岁不等，平均年龄为9岁7个月。家系2包含两名受累同胞（患者2和患者3）。所有患者早期发育里程碑正常，发病年龄从2岁到8岁不等。体格检查发现所有患者均有全身性肌张力低下、近端肌无力、鸭步步态和轻度智力障碍。四例患者全部表现为小头畸形，枕额围（OFC）从?6.4到?3.4标准差不等。矮身材和体重减轻分别在2/4患者中被观察到。四例患者均存在颅面特征，最常见的面部特征为长脸、高前额和短人中（4/4），其次为宽鼻和低位耳（3/4）。一例患者出现牙齿异常包括牙齿拥挤。一例患者记录有癫痫发作。所有患者血清CK均升高，范围为580至1600 U/L。眼科检查发现两名患者存在白内障，另外两名患者在最后一次检查时无眼部异常。两名患者（患者2和3）头颅MRI正常，而患者1和4表现为轻度侧脑室不对称伴胼胝体轻度变薄。
分子数据结果
外显子组测序在所有研究的家系中鉴定出纯合INPP5K（NM_016532.4）变异。家系1携带已知致病变异c.149T>C p.(Ile50Thr)，而另外两个家系中鉴定出两个此前未被报道的错义变异：家系2中的c.701G>C p.(Arg234Pro)和家系3中的c.1046A>C p.(Tyr349Ser)。Sanger测序确认了所鉴定的变异，分离分析证实每个家系中父母均为杂合携带者。两个未报道的错义变异均影响高度保守的氨基酸残基，在gnomAD v4.1.1和内部数据库中不存在。多种计算机模拟预测工具支持其有害效应。蛋白质结构建模提示两种替换可能破坏相应蛋白结构域内的局部结构稳定性和分子间相互作用。根据ACMG/AMP指南，c.701G>C p.(Arg234Pro)和c.1046A>C p.(Tyr349Ser)变异基于PM2_Supporting、PP2和PP3标准被分类为意义不明确的变异。
四、讨论与结论
本研究报道了首个埃及INPP5K相关疾病队列，并通过鉴定影响该蛋白两个主要功能结构域的新变异进一步描绘了其临床和分子谱。研究人员鉴定出复发性p.(Ile50Thr)变异，该变异是目前报道频率最高的INPP5K变异，此前已在来自巴基斯坦和孟加拉国的12例患者中被鉴定。该变异在地理上不同人群中的复发可能反映了突变热点或古老的始祖效应。值得注意的是，p.(Ile50Thr)变异与显著的表型变异性相关，提示额外的遗传、表观遗传或环境修饰因子可能影响携带相同致病变异患者的疾病表达。
迄今为止，全球范围内约有31例来自23个家系的患者被报道，携带约15种不同的INPP5K变异。已报道变异以错义变异为主（11/15，73.3%），截短变异较少见，包括三个移码变异（3/15，20%）和一个框内缺失变异（6.7%）。所有三个既往报道的蛋白截短变异均以复合杂合状态与错义变异反式存在，迄今未报道携带双等位基因蛋白截短INPP5K变异的患者。错义变异占优势以及截短等位基因的罕见性提示INPP5K功能的完全丧失耐受性差，这与完全敲除动物模型中观察到的胚胎致死性一致。
大多数已报道变异聚集在N端催化性5-磷酸酶结构域内（11/15，73.3%），强烈支持磷酸酶结构域在调控磷脂酰肌醇代谢和PI3K-AKT信号传导中的功能重要性。对几个磷酸酶结构域变异的功能研究表明磷酸酶活性受到不同程度的损害，突变体保留野生型活性的9%至58%，支持低效等位基因（hypomorphic）疾病机制而非蛋白功能的完全丧失。相比之下，C端SKICH结构域中致病变异明显较少，本研究鉴定出的p.(Tyr349Ser)变异进一步扩展了SKICH结构域的突变谱。SKICH结构域通过ARL6IP1相互作用参与INPP5K向内质网管状结构的亚细胞定位，该结构域变异可能通过不同于催化结构域的机制发挥致病效应。
本队列的临床表现与既往描述的核心表型一致，但若干观察结果进一步细化了该病的表型谱。神经肌肉受累在本队列中普遍存在（4/4，100%），与文献一致。白内障仅在2/4患者（50%）中被鉴定，而既往报道中约80.6%的患者存在白内障，提示该标志性特征存在不完全外显。智力障碍存在于所有四例患者（100%），高于文献中约77.4%的比例。轴索神经病变在一例患者（25%）中被鉴定，与文献中3.2%的报道相比更为常见。青春期延迟在患者2中被观察到，该患者17岁时未出现任何第二性征。内分泌异常在INPP5K相关疾病中很少被报道，尚不确定这些异常是否直接归因于INPP5K缺陷或为巧合发现。小头畸形在本队列中全部存在（4/4，100%），而既往研究中约43%的患者存在小头畸形，提示这一特征可能在该病中被低估。所有患者均存在长脸、高前额、短人中、宽鼻尖和低位耳等颅面特征。神经影像学方面，两名患者头颅MRI正常，另外两名表现为非特异性异常，包括脑室不对称和胼胝体变薄。重要的是，所有患者均无小脑萎缩，而小脑萎缩在MSS中被认为是核心特征（>90%的SIL1变异患者存在），这一观察在INPP5K相关疾病与MSS的鉴别诊断中具有重要临床意义。
总之，本研究报道了首个埃及INPP5K相关肌营养不良症队列，扩展了该病的突变谱。研究结果进一步强调了INPP5K缺陷的核心表型，包括可变的白内障外显率、近端肌无力、智力障碍和无小脑萎缩的非特异性神经影像学异常。本队列中一致存在的小头畸形和颅面特征提示这些表现可能是该病表型中被低估的组成部分。此外，轴索神经病变和青春期延迟的鉴定可能拓宽该病的表型谱，尽管需要更多研究来阐明其与INPP5K相关肌营养不良症的关联。本研究为INPP5K相关疾病的临床和分子异质性提供了额外证据，并强调了在表现为先天性或儿童期起病肌营养不良症伴或不伴白内障和智力障碍的患者中考虑INPP5K缺陷的重要性。
