《Journal of Cardiovascular Electrophysiology》：Whole-Exome Sequencing Identifies a Rare CSRP3 Variant Associated With Familial Brugada Syndrome in a Lebanese Family
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引言：Brugada综合征（BrS）是一种遗传性心律失常，与心脏性猝死（SCD）风险增加相关。尽管传统上将其视为原发性心脏通道病，但SCN5A中的致病变异仅占临床诊断病例的20%–30%，使大多数患者在遗传学上仍未得到解释。新兴证据提示结构性心脏基因也可能参与
引言：Brugada综合征（BrS）是一种遗传性心律失常，与心脏性猝死（SCD）风险增加相关。尽管传统上将其视为原发性心脏通道病，但SCN5A中的致病变异仅占临床诊断病例的20%–30%，使大多数患者在遗传学上仍未得到解释。新兴证据提示结构性心脏基因也可能参与BrS易感性。研究人员调查了一个具有三例受累兄弟的近亲黎巴嫩家系中BrS的遗传基础。方法与结果：研究人员对所有受累个体进行了全外显子测序（WES），随后进行变异识别、注释以及使用Franklin（Genoox）进行的表型驱动优先筛选。候选变异根据等位基因频率、遗传模型、共分离以及美国医学遗传学与基因组学学会/分子病理学协会（ACMG/AMP）分类进行评估。研究人员还进行了进化保守性分析、AlphaMissense预测、蛋白结构域注释和结构建模，以评估优先变异潜在的功能影响。WES鉴定出一个罕见的纯合CSRP3错义变异（NM_003476.5:c.56 A > G；p.His19Arg），该变异由三例受累同胞共享。在隐性遗传模型下进行全外显子组范围过滤后，CSRP3是唯一罕见的纯合编码变异，而在已确立的BrS相关基因中未鉴定到致病或可能致病变异。该变异在公共人群数据库和内部黎巴嫩外显子组队列中缺失。His19在脊椎动物物种间高度保守，AlphaMissense将该变异分类为可能致病（评分 = 0.942），结构建模预测N端LIM结构域内发生改变，可能影响蛋白稳定性和局部残基相互作用。结论：研究人员的发现提名CSRP3作为BrS的候选易感基因，并支持结构性心脏基因在遗传性心律失常综合征中的新兴作用。尽管需要功能验证来确定因果关系，该研究强调了WES在近亲及代表性不足人群中识别贡献BrS易感性的罕见候选变异的价值。
本研究背景为Brugada综合征（BrS）是一种遗传性心律失常，与心脏性猝死（SCD）风险增加相关；传统上被视为原发性心脏通道病，但SCN5A致病变异仅解释20%–30%的临床诊断病例，约70%病例遗传学未明，提示遗传异质性和缺失遗传度。近年研究提示结构性心肌异常及结构心脏基因可能参与BrS易感性，CSRP3编码肌肉LIM蛋白（MLP），为Z盘相关细胞骨架蛋白，参与心脏结构和机械转导，但其在BrS中的作用尚待探索。基于此，研究人员对一个具有三例受累兄弟的近亲黎巴嫩家系开展WES，以探讨BrS遗传基础。研究结论为：三例受累兄弟共享罕见纯合CSRP3错义变异（NM_003476.5:c.56 A > G；p.His19Arg）；该变异在隐性模型下经全外显子组过滤后为唯一罕见纯合编码变异，且已确立BrS相关基因中未发现致病或可能致病变异；变异在公共数据库及内部黎巴嫩外显子组队列中缺失，His19高度保守，AlphaMissense评分为0.942并分类为可能致病，结构建模提示N端LIM1结构域局部残基相互作用改变。该研究提名CSRP3为BrS候选易感基因，支持结构心脏基因在遗传性心律失常中的作用，并显示WES在近亲及代表性不足人群中识别罕见候选变异的价值；但因果关系仍需功能验证和独立队列验证。
关键技术方法概述：样本来源于黎巴嫩近亲家系三例受累兄弟（II.2、II.3、II.4），并采用内部300例黎巴嫩外显子组队列作对照；开展全外显子测序（WES，Illumina NovaSeq 6000，100-bp双端），以CLC Genomics Workbench比对GRCh37/hg19，Illumina VariantStudio进行变异识别与注释；使用Franklin（Genoox）进行表型驱动变异优先筛选及ACMG/AMP分类；采用Clustal Omega与ESPript 3.2评估保守性，InterPro注释蛋白结构域，AlphaMissense进行致病性预测，AlphaFold3与UCSF ChimeraX进行结构建模。
研究结果：3.1 临床与家系发现：通过临床评估识别家系中三例受累兄弟；先证者（II.2）临床诊断为BrS，另两例同胞显示Brugada型心电图表现；先证者为65岁男性，有癫痫史，因两次晕厥于2008年诊断BrS，并于2009年植入ICD用于二级预防；第二例受累兄弟（II.3）63岁，有晕厥史且Brugada心电图阳性；第三例受累兄弟（II.4）无症状但心电图显示Brugada型表现。3.2 变异优先筛选在受累兄弟中鉴定罕见纯合CSRP3候选变异：通过WES数据经Franklin表型驱动优先流程分析，样本通过测序质量指标；按功能后果、ACMG分类、基因组位置、杂合性、遗传模型、纯合子区域（ROH）、人群频率和表型相关性依次过滤，候选列表缩减为7个临床相关变异；CSRP3纯合错义变异因三例受累兄弟共享、位于纯合区域且符合预期遗传模式而成为强候选；已确立BrS相关基因中未发现致病或可能致病变异；该变异在gnomAD、GME Variome及内部黎巴嫩外显子组中缺失，AlphaMissense评分0.942，CADD评分23.2，ACMG/AMP分类为意义未明变异（VUS）；NOTCH3、GATA6、RYR2、CALM3和LSMEM2等基因中的其他罕见变异因遗传模式、疾病关联或预测相关性较不一致而未优先。3.3 CSRP3 p.His19Arg变异的进化保守性与结构评估：通过多序列比对显示His19在脊椎动物中高度保守；蛋白结构域注释显示该替换位于CSRP3 N端LIM1锌结合结构域，该区域含多个保守半胱氨酸和组氨酸残基；结构分析预测p.His19Arg改变LIM1结构域内局部残基相互作用，包括涉及Glu22的额外氢键形成，提示可能影响局部蛋白构象和LIM1锌结合结构域结构完整性。
讨论部分总结：CSRP3在心肌和骨骼肌细胞高表达，编码定位于肌节Z盘的MLP，作为机械传感器参与肌节组织、细胞骨架完整性和机械转导信号；MLP含两个LIM锌结合结构域，介导维持肌节结构和心脏功能所需的蛋白相互作用。CSRP3致病变异是遗传性心肌病的明确原因，CSRP3在ClinGen支持的 cardiomyopathy gene 评估中被列为明确的肥厚型心肌病（HCM）基因；CSRP3变异曾在扩张型心肌病（DCM）患者中与SCN5A等已知心律失常基因变异同时报道；波兰HCM队列中发现新型纯合截短CSRP3变异（p.Arg122Ter），提示CSRP3功能完全丧失参与疾病发病，并显示人类纯合CSRP3改变罕见。支持本变异潜在功能相关性的证据包括：变异罕见且在公共数据库及300例黎巴嫩外显子组内部队列中缺失；His19在脊椎动物中高度保守；AlphaMissense将其分类为可能致病（评分 = 0.942）；结构建模将替换定位至N端LIM结构域并预测局部残基相互作用改变，包括Glu22相关改变，可能影响结构域稳定性和功能。CSRP3变异还具有可变表现度、年龄依赖外显率和基因剂量效应：p.Cys150Tyr在多个无亲缘关系HCM家系中发现，单一纯合携带者较11例杂合携带者表现更重，并存在明显年龄依赖外显率和可变临床表达；本研究中三例受累兄弟均为p.His19Arg纯合携带者，最年长受累同胞临床表现最重，包括反复晕厥和植入ICD，而较年轻同胞表现较轻。空间QRS-T角的大规模全基因组关联研究将CSRP3列入与心脏传导和心律失常发生相关电生物标志物相关的基因，虽未包括BrS，但提供独立人类遗传学证据。Mango et al.报道Brugada型心电图患者中存在MYBPC3、MYH7和TPM1等心肌病基因变异，提示结构性心肌病与遗传性心律失常综合征存在重叠；另有HCM伴MYBPC3变异患者显示1型Brugada心电图而无致病BrS相关变异，提示结构性心肌异常可产生Brugada样电表现。实验模型方面，斑马鱼研究显示CSRP3缺陷破坏肌节重组、降低心肌细胞增殖并增加凋亡，损害心脏再生；Sun et al.建立CRISPR/Cas9介导的CSRP3敲除人胚胎干细胞模型，作为心肌病和心力衰竭模型，强调MLP维持正常心脏功能的作用。局限性包括：单家系研究不能确立CSRP3在BrS中的因果作用；未进行p.His19Arg功能验证；父母DNA及未受累亲属DNA不可用，无法完成家系内完整共分离分析；当前证据仍不足以确立CSRP3在BrS中的因果关系，需进一步功能研究和独立患者队列验证。
研究结论（译文）：总之，研究人员鉴定出一个罕见的纯合CSRP3（p.His19Arg）变异，由三例受累于BrS的兄弟共享。该变异的共分离、稀有性、进化保守性、计算证据以及CSRP3在遗传性心脏病中的既定作用，共同支持其作为该家系中候选易感变异的优先地位。尽管需要额外功能和遗传研究来确定因果关系，研究人员的发现扩展了可能参与遗传性心律失常综合征的候选基因谱，并为未来研究CSRP3在Brugada综合征中的致病性提供了基础。
