《American Journal of Medical Genetics Part A》：Biallelic PAX6 Variants in an Adult With Severe Microphthalmia and Preserved Intellectual Function
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中文翻译：
PAX6编码一种对眼睛发育至关重要的剂量敏感转录因子。杂合性PAX6疾病已被充分表征，但双等位基因疾病极为罕见，且与无眼球症、严重脑畸形和围产期致死相关。本文报道首例携带双等位致病性PAX6变异的成年患者，并描述了一种新表型，包括重度小眼球症、嗅觉
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PAX6编码一种对眼睛发育至关重要的剂量敏感转录因子。杂合性PAX6疾病已被充分表征，但双等位基因疾病极为罕见，且与无眼球症、严重脑畸形和围产期致死相关。本文报道首例携带双等位致病性PAX6变异的成年患者，并描述了一种新表型，包括重度小眼球症、嗅觉缺失和1级自闭症谱系障碍。值得注意的是，其智力功能得以保留。基因组测序揭示其复合杂合性：错义变异c.622C>T p.(Arg208Trp)遗传自被诊断为硬化性角膜和虹膜发育不全的母亲，无义变异c.718C>T p.(Arg240*)遗传自被诊断为无虹膜症的父亲。研究人员将该患者的表型和基因型与此前报道的双等位患者进行比较，观察到该患者的神经系统表型符合PAX6单倍剂量不足所观察到的模式。研究人员提出，重度小眼球症是单倍剂量不足和该错义变异的一种低效性、眼特异性效应的结果，该变异预计影响PAX6的DNA结合同源结构域。总之，这些发现扩展了双等位PAX6疾病的表型谱，并提示同源结构域可能具有组织特异性作用，该作用对眼睛发育至关重要，但对大脑发育在很大程度上是非必需的。
论文解读文章
一、研究背景与问题
PAX6基因编码配对盒转录因子6，是一种从果蝇到人类高度保守的转录因子，包含N端配对结构域和C端同源结构域两个DNA结合结构域。该基因对眼睛、视束和中枢神经系统的发育至关重要，同时在嗅基板、垂体和胰腺中也有高表达。PAX6具有剂量敏感性，杂合功能缺失与常染色体显性无虹膜症相关，该疾病以先天性虹膜发育不全为主要特征，但同时涉及全眼异常，包括中心凹发育不全以及白内障、青光眼和角膜病变的高风险。此外，无虹膜症常伴随神经解剖学异常，涵盖嗅球、前连合、后连合、视交叉、胼胝体和松果体的发育不全。
相比之下，人类双等位PAX6变异的研究极为有限。此前文献中仅报道了来自四个家系的六例确诊或疑似双等位变异患者，其表型均为围产期致死，特征为无眼球症和严重脑畸形，与纯合无效小鼠的表现一致。唯一的例外是一名4岁男孩，患有重度小眼球症、严重发育迟缓并合并21三体综合征。该男孩的母亲患无虹膜症并携带无义变异，父亲表型较轻，携带错义变异p.(Arg38Trp)，功能检测显示其保留残余活性，提示部分功能缺失。这表明在纯合与杂合功能缺失之间可能存在一个与围产期后存活相容的PAX6功能谱系。
二、研究目的与意义
本研究旨在报道首例携带双等位致病性PAX6变异并存活至成年的患者，全面描述其临床表型，并通过与既往双等位患者的比较，探讨PAX6不同DNA结合结构域在眼部和神经系统发育中的组织特异性作用。该研究扩展了双等位PAX6疾病的表型谱，为理解PAX6同源结构域的功能提供了重要的人类证据。
三、主要技术方法
本研究在瑞典斯德哥尔摩地区伦理委员会批准下开展。研究人员对患者进行全基因组测序，读段比对至GRCh37参考基因组，使用内部流程MIP检测单核苷酸变异、小插入缺失和较大结构变异，并分析涵盖367个结构性眼病相关基因的综合基因面板。变异分类依据美国医学遗传学与基因组学学会推荐指南的本地改编版本。携带者检测通过Sanger测序完成。脑部和眼眶磁共振成像在1.5T Siemens Aera设备上按照标准方案进行，由资深神经放射学顾问医师审阅。
四、研究结果
4.1 患者描述
患者为足月出生，出生时即发现双侧重度小眼球症，出生体重2715克为小于胎龄。9至10个月说出第一个词，22个月会走路，精神运动发育在盲童正常范围内。2岁4个月检查时患者完全失明，眼球为结膜囊底部5毫米白色残留结构，角膜缺失，无其他畸形特征。17岁时神经心理学评估诊断为1级自闭症谱系障碍，功能影响相对轻微。智力评估采用韦氏儿童智力量表第五版，可实施的三个不依赖视觉功能的言语分测验显示言语理解指数位于第86百分位，工作记忆位于第84百分位，均高于平均水平。21岁时脑和眼眶MRI显示眼球残基直径小于10毫米，视神经、视交叉和视束发育不全，胼胝体完整但体积偏小，前连合发育不全且小于毫米级，顶下小叶区域对应背侧视觉通路的脑沟轻度增宽，松果体实性但发育不全，嗅神经和嗅球在现有分辨率下无法可靠分辨，梨状皮层右侧略小于左侧，后颅窝的蚓部、小脑和脑桥处于临界正常至发育不全之间。患者自幼有睡眠困难，褪黑素治疗有效。嗅觉功能测试采用Sniffin' Sticks测试组合，TDI综合评分为8.75，符合功能性嗅觉缺失。21岁时一次空腹血糖处于糖尿病范围，后续两次测量正常，同时被诊断为高血压。患者存在终身的空间处理、定向和物体操作障碍，接受专门训练后进步有限，但就读于主流学校常规班级，成为熟练的盲文阅读者，高中毕业后进入大学学习音乐理论，听力正常且具有绝对音高。
4.2 分子发现与家族史
全基因组测序鉴定出患者PAX6基因的复合杂合致病性变异：NM_000280.6:c.622C>T p.(Arg208Trp)和NM_000280.6:c.718C>T p.(Arg240)。在MANE Select转录本NM_001368894.2中分别对应c.664C>T p.(Arg222Trp)和c.760C>T p.(Arg254)。综合眼病基因面板分析未检测到其他致病性变异。错义变异p.(Arg208Trp)经Sanger测序确认在患者母亲中为新发变异，其母表现为双侧硬化性角膜和虹膜发育不全，3月龄时接受双侧穿透性角膜移植术，右眼因反复移植最终发展为眼球萎缩并完全失明，左眼22岁时再次移植并行白内障手术，37岁时最佳矫正视力为0.02。无义变异p.(Arg240*)为父源遗传，其父被诊断为无虹膜症，伴有先天性眼球震颤、双侧白内障和青光眼，左眼31岁时因睫状体冷冻治疗后眼球萎缩失明，右眼32岁时因眼外伤失明，家族中有超过20名受累亲属，呈常染色体显性遗传。
五、讨论与结论
研究人员提出一个模型：患者的神经系统表型反映PAX6单倍剂量不足，而重度小眼球症可能由单倍剂量不足和该错义变异的低效性、眼特异性效应共同解释。该模型得到三条证据支持。第一，p.(Arg208Trp)不太可能是完全功能缺失变异，因为真正的纯合PAX6功能缺失似乎为围产期致死，而该变异在超过30例受累个体中主要与较温和的非无虹膜表型相关且无眼外表现。第二，p.(Arg208Trp)预计破坏PAX6同源结构域，在小鼠中同源结构域对眼形成至关重要但对前脑发育基本非必需，而同源结构域的特异性效应可解释患者眼部严重受累而大脑相对保留的模式。第三，将本患者与此前报道的患者4a进行比较提供了直接的人类检验：两者携带相同的无义变异，共享相同的单倍剂量不足背景，但患者4a的第二个等位基因是位于配对结构域的p.(Arg38Trp)变异，其功能检测显示保留部分活性，该患者表现为严重发育迟缓和胼胝体缺失。这些发现与小鼠中两个结构域的功能一致，表明两个DNA结合结构域对眼部发育均至关重要，而人类的神经系统受累与配对结构域功能的缺失特异相关。
患者的功能性嗅觉缺失与PAX6单倍剂量不足中已确认的嗅球发育不全或缺失一致。虽然PAX6与自闭症存在关联，但自闭症在先天性失明儿童中的发生率高出30倍，因此难以推断其自闭症诊断的因果关系。值得注意的是，患者对训练无反应的空间处理障碍可能与其MRI上背侧视觉通路区域的轻度结构改变相关，提示先天性失明可能不足以解释其空间困难，PAX6可能对背侧通路发育具有直接作用。研究人员未发现PAX6与高血压之间存在关联的证据。
结论：本研究报告了首例携带双等位致病性PAX6变异并存活至成年的患者。其存活至成年且智力功能保留，将表型谱远远扩展至既往报道患者的围产期致死和严重发育迟缓之外。研究结果表明，在小鼠中确定的DNA结合结构域的组织特异性作用可能同样适用于人类。
