中国人群两种罕见复合β-珠蛋白变异体的首次临床与分子特征解析：第三代测序技术的突破性应用

《Annals of Hematology》：First clinical and molecular characterization of two rare complex β-globin variants in Chinese population using third generation sequencing

本研究针对传统地中海贫血检测难以识别罕见复杂变异的痛点，采用第三代测序（TGS）技术，首次在中国福建人群中鉴定出两种罕见复合β-珠蛋白基因变异体。研究发现Hb Stockholm [β7(A4)Glu>Asp; HBB:c.24G>T]与αααanti4.2共存于家系1先证者，Hb Pyrgos [β83(EF7)Gly>Asp; HBB:c.251G>A]与IVS-II-180(T>C) (HBB:c.315+180 T>C)及–SEA缺失共存于家系2先证者。该成果拓展了中国人珠蛋白基因变异谱，有力证实了TGS在地中海贫血基因检测中的临床应用价值。

　　

在中国东南沿海的福建省，尤其是人口流动频繁的泉州地区，地中海贫血和血红蛋白病的阴影始终笼罩着部分家庭。这里不仅是α和β地中海贫血的高发区，更是各种罕见血红蛋白变异体的“聚集地”。传统的检测方法，如DNA反向点杂交和gap-PCR，就像一把只能打开常见锁孔的钥匙，面对那些结构复杂、极其罕见的基因变异时，往往显得束手无策，导致漏诊或误诊。随着第三代测序（Third Generation Sequencing, TGS）技术的兴起，科学家们终于拥有了能够长读长、精准定相（phasing）的基因“透视镜”，这使得发现那些隐藏在基因组深处的罕见秘密成为可能。正是在这样的背景下，一项旨在填补中国人群罕见珠蛋白变异谱空白的研究应运而生，相关成果最终发表在血液学领域的知名期刊《Annals of Hematology》上。

为了揭开这些罕见变异的神秘面纱，研究人员招募了来自福建泉州的2个无关家系。其中家系1包含3名成员，家系2仅有1名29岁女性先证者。研究采用了多技术联合的策略：首先通过常规血液分析和毛细管血红蛋白（Hb）电泳进行血液学筛查；随后利用基于PCR反向点杂交（PCR-RDB）的传统方法检测23种中国人群常见的α和β地中海贫血变异；最后，借助PacBio Sequel II平台进行第三代测序（TGS），并结合gap-PCR和Sanger测序对发现的罕见变异进行验证和家系共分离分析。

Hematological screening results

血液学筛查揭示了两个家系独特的表型特征。家系1的先证者表现出轻度贫血（Hb 102 g/L），平均红细胞体积（MCV）和平均红细胞血红蛋白含量（MCH）正常，但毛细管Hb电泳显示Hb A₂显著升高至9.3%，并在第10区出现一条异常的Hb带（占32.4%）。值得注意的是，基线校正后Hb A₂降至3.1%。先证者的女儿继承了低MCV和MCH的特征，但无异常Hb带。家系2的先证者表现为典型的小细胞低色素性贫血特征（MCV 68.9 fL，MCH 21 pg），Hb水平正常（128 g/L），Hb A₂显著降低至1.9%，并在第12区出现一条占57.6%的异常Hb带。

Conventional thalassemia gene testing results

传统基因检测结果显示，家系1的所有成员均未检测到23种常见变异。家系2的先证者仅检出了常见的–^SEAα-地中海贫血缺失。由于传统方法无法解释家系1的阴性结果以及家系2先证者异常的Hb带，研究团队转向了TGS技术进行深入探究。

Third-generation sequencing results

TGS技术成功捕捉到了传统方法遗漏的关键信息。在家系1的先证者中，TGS鉴定出一种罕见的ααα^anti4.2变异体与Hb Stockholm [β7(A4)Glu>Asp; HBB:c.24G>T]共存。家系分析证实，先证者的女儿仅遗传了ααα^anti4.2变异体，而未继承Hb Stockholm。在家系2的先证者中，TGS不仅确认了–^SEA缺失的存在，还进一步发现了两个罕见的β-珠蛋白基因变异体：Hb Pyrgos [β83(EF7)Gly>Asp; HBB:c.251G>A]和IVS-II-180(T>C) (HBB:c.315+180 T>C)，且这两个变异体呈反式（trans）构型。

Sanger sequencing and PCR verification

为了确保结果的准确性，研究人员进行了验证实验。PCR验证了家系1先证者及其女儿携带ααα^anti4.2变异体，Sanger测序则在家系1先证者中确认了Hb Stockholm变异。对于家系2的先证者，Sanger测序同时证实了Hb Pyrgos和IVS-II-180(T>C)变异的存在。

这项研究首次在中国人群中报道了Hb Stockholm和Hb Pyrgos这两种罕见β-珠蛋白变异体在复杂基因型中的存在。对于家系1的先证者，Hb Stockholm（此前仅在瑞典人群中有过个案报道）与ααα^anti4.2（一种α-珠蛋白基因三联重复）的共存导致了贫血表型，尽管计算机预测（MetaSVM, REVEL, CADD）提示该变异可能不影响基因功能，但先证者的感染状态可能是导致Hb下降的原因之一。ααα^anti4.2的遗传导致了女儿的低MCV和MCH，提示其在基因剂量效应下的临床表现。对于家系2，Hb Pyrgos（亦称Hb Mizunami）与IVS-II-180(T>C)变异及–^SEA缺失共存，患者表现出典型的α-地中海贫血特征，而Hb Pyrgos本身未表现出明显的氧亲和力改变或额外的血液学异常。值得注意的是，IVS-II-180(T>C)变异在计算机预测（SpliceAI, CADD）中未显示剪接影响，结合既往研究，推测其可能是一个沉默的β-珠蛋白变异体。

综上所述，该研究不仅极大地丰富了中国人珠蛋白基因变异的数据库，为遗传咨询提供了宝贵的本土数据，更重要的是，它强有力地证明了第三代测序技术在临床诊断复杂、罕见地中海贫血及血红蛋白病基因型方面的巨大潜力和不可替代的价值，为精准医疗在该领域的应用铺平了道路。