《Brain and Development》：Novel splice site variants in
GBA1 are associated with Gaucher disease and genotype–phenotype correlations
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摘要背景GBA1 的变异与神经退行性疾病相关。本研究旨在探索致病性 GBA1 变异。方法招募了四名进行性肌阵挛性癫痫（PME）且β-葡萄糖苷酶水平极低的患者。进行全外显子组测序和长距离 PCR 以鉴定 GBA1 变异。使用生物信息学分析预测所鉴定变异的影响。进行文献综述以探索
摘要
背景
GBA1 的变异与神经退行性疾病相关。本研究旨在探索致病性 GBA1 变异。
方法
招募了四名进行性肌阵挛性癫痫（PME）且β-葡萄糖苷酶水平极低的患者。进行全外显子组测序和长距离 PCR 以鉴定 GBA1 变异。使用生物信息学分析预测所鉴定变异的影响。进行文献综述以探索基因型 - 表型相关性。使用 BrainSpan 数据库分析不同脑区和发育阶段的 GBA1 表达数据。进行 RT-PCR 以验证剪接效应。
结果
在四名患者中鉴定出复合杂合 GBA1 变异。检测到五个不同的变异，包括两个新的剪接位点变异（c.308-2A>G 和 c.762-2A>C）和三个此前报道过的变异。所有鉴定出的变异在 gnomAD 中均罕见或缺失。剪接位点变异 c.308-2A>G 和 c.762-2A>C 预测会导致异常剪接。基于小基因的剪接测定结合 RT-PCR 和 Sanger 测序证实，这两个变异分别导致外显子 4 和外显子 7 完全跳过。所有患者均在儿童/青少年期出现 PME 发作、智力倒退、低β-葡萄糖苷酶和弥漫性脑萎缩，随后被诊断为戈谢病 3 型。大脑中 GBA1 的表达显示两个明显的峰值：一个在婴儿期，另一个在五岁以后。PME 的发病年龄与第二个 GBA1 表达峰值（五岁以后）一致。
结论
本研究在戈谢病 3 型患者中鉴定出复合杂合 GBA1 变异，包括两个新的候选致病性剪接位点变异，扩展了已知的突变谱。
引言
进行性肌阵挛性癫痫（PMEs）代表一组异质性的罕见、遗传决定的神经退行性疾病，其特征为肌阵挛、癫痫和进行性神经功能衰退，包括痴呆和共济失调 [1]。PMEs 的遗传背景高度多样化，已在 CSTB（Unverricht-Lundborg 病，EPM1）[2]、EPM2A/EPM2B（Lafora 病）[3]、SCARB2（动作肌阵挛 - 肾衰竭综合征）[4] 和 GBA1（戈谢病，GD）[5] 等基因中鉴定出变异。在许多情况下，这些疾病在儿童期或青少年期出现，表现出广泛谱系的表型特征，具体取决于所涉及的特定遗传缺陷 [6]，[7]。例如，CSTB 变异导致半胱氨酸蛋白酶抑制剂 B 缺乏，破坏溶酶体蛋白酶调节 [8]，而 GBA1 变异损害葡糖脑苷脂酶活性，导致有毒的葡糖脑苷脂和葡糖基鞘氨醇在 GD 中积累 [9]。然而，大多数 PME 患者的病因仍不清楚。
GBA1 基因（OMIM *606463），位于 1q22 染色体上，编码溶酶体酶 GCase。它终生普遍表达，并在出生后在人脑中高表达。在溶酶体内，GCase 催化葡糖基神经酰胺（GlcCer）水解为葡萄糖和神经酰胺，这是糖鞘脂分解代谢的关键步骤 [10]。其活性对于维持细胞稳态和限制潜在有害底物的积累至关重要。在小鼠中，Gba1 纯合敲除导致酶活性降低和网状内皮溶酶体细胞以及脑、肝和皮肤中 GlcCer 的积累，最终导致新生儿致死 [11]。在人类中，GBA1 变异引起戈谢病、帕金森病和路易体痴呆，后两者常伴有包括幻觉、抑郁和焦虑在内的非运动症状 [12]，[13]，[14]。然而，GBA1 变异的表型谱仍不清楚。
在本研究中，我们对四名 PME 且β-葡萄糖苷酶水平极低的患者进行了全外显子组测序。在四名患者中鉴定出复合杂合 GBA1 变异。鉴定出的变异的致病性得到了多种计算机工具、基于小基因的剪接测定以及基因型 - 表型相关性的支持。GBA1 在大脑中的时空表达模式可能与 GD 患者神经症状的发病年龄有关。
章节片段
参与者
四名表现为 PME 且β-葡萄糖苷酶水平极低的患者从广东三九脑病医院招募。所有患者均为无血缘关系的华人父母所生。通过面对面访谈和体格检查收集受影响个体的临床特征，包括性别、癫痫发作起始年龄、发作类型和频率、对抗癫痫药物（ASMs）的反应、家族史以及一般和神经系统检查。
GBA1 变异的鉴定
在四名 GD3 个体中鉴定出四对 GBA1 复合杂合变异（表 1 和图 1）。在第一家系中鉴定出一对复合杂合变异（c.762-2A>C 和 c.1388+3G>C）并共同分离（图 1A）。错义变异 c.680A>G/p.Asn227Ser 在 2 号和 3 号家系中反复观察到。值得注意的是，变异 c.308-2A>G 和 c.762-2A>C 在本研究中首次报道，而其他变异此前已被报道为
讨论
在本研究中，我们表征了四名最初表现为 PME 的 GD3 中国患者。通过采用长距离 PCR 克服 GBAP1 假基因带来的挑战，我们鉴定出四对复合杂合 GBA1 变异，包括两个新的剪接位点变异（c.308-2A>G 和 c.762-2A>C）。我们的分析结合了临床警示信号、剪接破坏的计算机和实验证据、基因型 - 表型相关性以及 GBA1 大脑中的时空表达谱
结论
总之，我们的研究表明 GD3 是 PME 的一个重要鉴别诊断。通过将我们的发现与既定队列进行比较，我们强调剪接位点变异与特定发育表达窗口的结合可能影响 GD3 的临床过程。应考虑对 PME 患者，特别是那些伴有核上性凝视麻痹或骨骼异常的患者，进行早期酶学筛查，以实现及时诊断和未来治疗干预。
缩写
| ACMG | 美国医学遗传学与基因组学学会 |
| AI | 人工智能 |
| ASMs | 抗癫痫药物 |
| BWA | 鲍尔斯 - 惠勒对齐器 |
| CADD | 联合注释依赖耗竭 |
| CHO | 中国仓鼠卵巢 |
| CZP | 氯硝西泮 |
| EEG | 脑电图 |
| Epi25 | Epi25 协作 WES 浏览器 |
| ExAC | 外显子聚合联盟 |
| GATK | 基因组分析工具包 |
| GBAP1 | GBA 假基因 1 |
| GCase | 葡糖脑苷脂酶 |
| GD | 戈谢病 |
| GD2 | 戈谢病 2 型 |
| GD3 | 戈谢病 3 型 |
| gDNA | 基因组 DNA |
| GlcCer | 葡糖基神经酰胺 |
| gnomAD | 基因组 |
出版同意
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为影响了本论文中报告的工作。所有作者均已阅读并同意稿件的出版版本。
伦理批准和参与同意
本研究获得了三九脑病医院伦理委员会的批准（AF/SW-07/01.0），并获得了所有患者或其父母对于参与研究和出版相关数据的书面知情同意。
作者贡献
Y-S Z, Y-M O 和 M-F H 对研究的构想做出了贡献。Y-M O, M-F H, F-J Y, T-X T, Z-C F, Q Z, H L, X-S H, K P 和 C-X H 进行了数据整理。M-F H 和 F-J Y 对可视化做出了贡献。Y-M O 和 M-F H 负责撰写原稿。Y-S Z 对工作和研究的进行负有完全责任，可以访问数据，并控制出版决定。所有作者都审阅了稿件。
竞争利益声明
作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能被认为影响了本论文中报告的工作。
致谢
我们感谢患者及其家属参与本研究。我们感谢 Schr?dinger（美国纽约州纽约）支持开源 PyMOL 软件。
欧阳梅 | 何明峰 | 严阜江 | 滕天祥 | 樊志聪 | 周青 | 李华 | 胡祥书 | 彭凯 | 黄春霞 | 张宇生
暨南大学附属第一医院神经内科和卒中中心，中国广东省广州市黄埔大道西 613 号，510632。
