卢旺达乳腺癌中BRCA1 c.4065_4068del（p.Asn1355Lysfs*10）史前奠基者致病变异的鉴定及筛查启示

《PLOS Genetics》：A common pathogenic founder variant in Rwandan breast cancer cases

　　

非洲人群的种系（germline）数据仍较稀疏，限制了对人群特异性BRCA1/2致病性变异（pathogenic variants, PV）的刻画。在一项纳入175名卢旺达乳腺癌女性的研究中，7名无亲缘关系携带者（占病例4%；占PV携带者22%）携带相同的BRCA1移码PV c.4065_4068del（p.Asn1355Lysfs*10）；该变异在gnomAD中极罕见，却在欧洲、亚洲和中东队列中反复出现。对全部7名携带者进行全外显子组测序（whole-exome sequencing, WES）和单倍型分析，发现围绕该变异存在约581 kb的共享祖先区块；扩展单倍型纯合性（extended haplotype homozygosity, EHH）和网络分析证实其共同奠基者起源。基于溯祖（coalescent）的年龄估计将该奠基者事件置于约4,000–10,000年前。与1000 Genomes Project（1000G）数据比较显示，该奠基者单倍型在非洲和南亚人群之外缺失或极其罕见。这些发现强烈提示c.4065_4068del变异是卢旺达的史前BRCA1奠基者变异，对该地区靶向基因检测、级联筛查和癌症预防具有意义。

研究背景方面，撒哈拉以南非洲乳腺癌负担上升，侵袭性、早发和三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer, TNBC）比例较高；但非洲人群种系基因组数据稀疏，BRCA1/2致病性变异（pathogenic variants, PV）谱、奠基者效应和人群特异风险多来自欧洲与亚洲队列。东非和中非及卢旺达的多基因癌症易感 panel 研究提示，BRCA1/2 PV频率至少与欧洲人群相当，TNBC中BRCA1 PV富集。既往175例卢旺达乳腺癌 panel 检测中，32例（18%）携带至少一个种系PV，其中7例（占PV携带者22%；占全部病例4%）携带相同BRCA1移码PV c.4065_4068del（p.Asn1355Lysfs*10）。该变异位于外显子10，四碱基缺失导致密码子1355移码，并在下游10个氨基酸处提前终止，预测引起无义介导的mRNA降解（nonsense-mediated decay, NMD）或严重截短的BRCA1蛋白，ClinVar和OncoKB均将其分类为致病性。该变异在gnomAD中极罕见（约245,000–250,000条染色体中2–3条），却在欧洲、亚洲、中东和北非乳腺癌/卵巢癌家系中反复报道，巴基斯坦系列亦提示其为奠基者PV。由于7名无已知亲缘关系的卢旺达病例均携带该变异且呈TNBC表型，研究人员提出其可能在该人群存在奠基者效应，并系统分析其频率、临床相关性和单倍型，以服务遗传风险评估、级联检测及区域筛查预防。研究人员对7名携带者开展WES、共享单倍型区块、群体比较、亲缘关系排除和奠基者年龄估计，结论支持该变异为卢旺达史前奠基者等位基因，约在4,000–10,000年前起源，并在当地乳腺癌病例中富集，对靶向检测和级联筛查具有直接意义。
关键技术方法（≤250字）：基于既往175例卢旺达女性乳腺癌队列，选取7例无已知亲缘关系的BRCA1 c.4065_4068del携带者行WES；以GRCh38联合变异数据为起点，在PV±2 Mb提取1,114个双等位变异，连锁不平衡（linkage disequilibrium, LD）修剪后获53个标签SNP，用Beagle 5.4和1000G chr17参考面板统计定相；检测21对样本最长共享单倍型区块，SnpEff/SnpSift结合ClinVar注释；与1000G phase 3（2,548人、5超级人群）及MADCaP非洲队列（1,561人）比较单倍型相似性；用rehh计算EHH，并行多维标度（multidimensional scaling, MDS）、KING-robust亲缘系数和状态一致0（identity-by-state 0, IBS0）分析；以7-way衰减和21对成对自助法（bootstrap）估计奠基者年龄（28年/代），10,000次置换检验评估共享核心。
结果中，7/175名卢旺达乳腺癌女性（4%；PV携带者22%）携带BRCA1 c.4065_4068del PV，均无已知生物学亲缘关系；全部为TNBC，平均诊断年龄39.4岁，6例（85.7%）局部晚期、1例（14.3%）转移，无局限期病例，与BRCA1功能缺失PV的侵袭性临床行为一致。
遗传变异分析：对BRCA1±1 Mb窗口3,865个变异进行功能注释，SnpEff影响分级为8个HIGH（含该致病移码）、48个MODERATE、91个LOW和3,718个MODIFIER；ClinVar注释398个有临床分类变异，其中367个Benign、16个Likely Benign、11个Benign/Likely Benign、2个意义未明变异（variant of uncertain significance, VUS）、1个Pathogenic（即该已知BRCA1奠基者变异）和1个分类冲突；良性变异占优提示共享单倍型区块内除已知奠基者变异外无额外PV。7名携带者共享围绕c.4065_4068del的约581 kb祖先单倍型区块（chr17:42,650,027–43,231,456），支持奠基者效应；LD结构显示共享区域内高LD。与1000G 5,096条单倍型比较，非洲（AFR）和南亚（SAS）人群相似度最高，但无1000G单倍型达100%匹配；MADCaP非洲队列（n=1,561）中仅1名携带者，携带频率0.06%、等位频率3.2×10^-4，在更广泛非洲人群中约比卢旺达乳腺癌病例稀有60倍。EHH分析显示卢旺达携带者中祖先等位在PV附近峰值达1.0并在约10 kb内快速衰减，衍生等位接近零；1000G AFR、EUR、EAS中衍生等位均呈围绕PV的尖锐EHH峰并在约20 kb内快速衰减，AFR祖先等位EHH更宽更高；分支分析显示PV相关单倍型紧密聚类。21对携带者共享区块长度右偏，中位0.032 cM、最大0.33 cM；KS005、ME0329和UP0018相关配对共享区块最长（>400 kb）。单倍型网络显示3个PV携带奠基者单倍型（KS005 hap2、ME0329 hap2、UP0018 hap1）在14,489个共享区块变异中仅差1–2个SNP，几乎相同，其余单倍型相差130–530个SNP；MDS显示卢旺达样本主要位于或邻近AFR簇，未与任何单一1000G亚群紧密匹配。由此得出，卢旺达携带者共享近乎相同的祖先单倍型，且该单倍型在当地富集。
患者亲缘关系：基于733,829个常染色体SNP计算21对携带者的KING-robust亲缘系数和IBS0，所有亲缘系数均远低于定义三级亲缘的0.0442阈值（范围?0.19至?0.13，均值?0.17），每对IBS0约0.07，排除一、二、三级近亲关系；KING保留7名个体为互不相关。结论是共享BRCA1单倍型反映共同奠基者染色体，而非近期共同祖先。
奠基者年龄估计：7-way共享单倍型区块约581 kb，对应0.3129 cM，按g=1/(2L)估算约160代、约4,474年（约公元前2,450年），为下限；21对成对分析平均共享区块0.1424 cM（287.7 kb）、中位0.0319 cM，估算约351代（95% CI 242–620），平均约9,831年（95% CI 6,764–17,357年）。两种估计方向一致，将变异起源置于约4,000–10,000年前的新石器至青铜时代；置换检验经验P值约0.04–0.08，提供提示性而非确定性统计支持。结论为该变异为古老史前奠基者等位基因，但n=7限制估计精度。
讨论总结与结论翻译：讨论认为，c.4065_4068del是明确致病、反复出现的BRCA1移码变异，但目前证据尚不足以确立单一且充分刻画的全球奠基者起源；该变异在欧洲、亚洲、中东、北非及巴基斯坦等高风险家系和无选择病例中反复报道，部分地区提示局部奠基者效应。卢旺达无选择乳腺癌病例中4%、PV携带者中22%的高频出现尤为突出；东/中非、中东和印度洋贸易网络的历史联系使共享中东或南亚奠基者谱系成为可能，但不能仅凭频率假定；目前尚无已发表的非洲、中东和亚洲携带者跨区域单倍型比较，卢旺达情况可能反映独立奠基者事件或历史基因流引入。年龄估计支持其为古老史前奠基者，而非近几百年迁移或混合所致。临床和公共卫生意义包括将c.4065_4068del纳入卢旺达及邻近地区靶向或低成本检测 panel、开展级联筛查、绘制地理分布、刻画外显率和表型谱；本组7例均为TNBC且多为晚期，与既往该变异与TNBC相关的报道一致，母研究中前列腺癌患者未见该变异。局限包括携带者仅7例、年龄置信区间宽、1000G东非人群代表性不足、标记密度有限、定相误差及置换检验仅为提示性支持。结论翻译：总之，分析显示BRCA1 c.4065_4068del变异是史前奠基者等位基因，自新石器时代晚期或青铜时代起在卢旺达人群中分离，而非近期基因流的结果。需要进一步跨区域研究确定该谱系是否与全球簇共享共同祖先或代表独特非洲起源，这可能改善对非洲大陆遗传性癌症风险的理解。