《International Journal of Molecular Sciences》：The First Genomic Study in a Romanian Spotted Calf with Ectopia Cordis Thoracalis
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先天性心脏缺陷（congenital heart defects, CHDs）是出生时即存在的缺陷，常可导致围产期死亡，或罕见地可无症状而在生命后期被发现。异位心（ectopia cordis）是一种罕见的心脏位置异常的畸形类型，其他先天性异常可与此病共存。本
先天性心脏缺陷（congenital heart defects, CHDs）是出生时即存在的缺陷，常可导致围产期死亡，或罕见地可无症状而在生命后期被发现。异位心（ectopia cordis）是一种罕见的心脏位置异常的畸形类型，其他先天性异常可与此病共存。本文描述了一例雄性罗马尼亚斑点牛犊的胸位异位心（ectopia cordis thoracalis）伴房间隔缺损（atrial septal defect, ASD）及单侧肾发育不全（unilateral renal agenesis）的病例。研究人员进行了临床检查、解剖和全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS），以描述并确定这些异常的可能病因。临床检查显示心脏位于胸腔区域的皮下，主要生理功能未受明显损害。解剖时，心脏外观正常；然而，内部检查发现房间隔近端三分之一处有一个直径1 cm的房间隔缺损。该病例表现为左肾单侧发育不全。联合callset的VEP（Variant Effect Predictor）注释鉴定出2270个被SIFT（Sorting Intolerant From Tolerant）预测为有害的错义变异注释，并分别通过VEP后果注释鉴定出12个高影响start-loss变异。OR51F5C和OR8J17变异在犊牛中为纯合。在分析涉及心脏和肾脏发育的基因时，SHH、TBX18、NOTCH1、GATA3、TBX2、FOXC1和RET基因具有中等影响的突变。FOXC1基因突变在犊牛和母牛基因组中均为纯合状态，而RET基因在犊牛基因组中具有两个纯合状态的突变，在母牛基因组中为杂合状态。本研究的一个局限性是无法获得父本基因组进行比较分析；此外，母本基因组分析未显示对所鉴定变异的贡献。尽管所检测变异的特定致病相关性尚不能确定，但这些发现扩展了该罕见疾病的现有基因组知识，并为其遗传基础的未来研究提供了有价值的数据。
**论文解读**
**一、研究背景与目的**
先天性心脏缺陷（congenital heart defects, CHDs）是出生时即存在的心脏结构异常，常导致围产期死亡，部分病例可无症状而在后期被发现。异位心（ectopia cordis, EC）是一种罕见的心脏位置异常，在人类中患病率约为5.5–7.9/百万活产。在兽医领域，EC已在牛、羊、山羊、猪、犬和猫中报道。截至2011年，牛中共报道118例EC，其中82%为颈部型，14%为胸部型，3%为腹部型。EC常伴发其他先天性缺陷，如瓣膜异常、无脑畸形、脑积水、肺发育不全、泌尿生殖道畸形等，这些合并畸形会缩短动物寿命。此前罗马尼亚斑点牛中尚无EC的报道。本研究旨在描述一例罗马尼亚西北部雄性罗马尼亚斑点牛犊的胸位异位心（ectopia cordis thoracalis）病例，并通过全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）检测与心脏、胸壁或肾脏发育相关基因中的候选变异，包括与母牛共享或母牛中缺失的变异。
**二、研究内容与结论概述**
研究人员对一头患病雄性罗马尼亚斑点牛犊及其母亲进行了临床检查、病理解剖和WGS。临床检查发现心脏位于右侧胸区皮下，无明显生理功能损害；解剖发现房间隔缺损（atrial septal defect, ASD）和左肾缺如。WGS分析在联合callset中鉴定出2270个SIFT预测有害的错义变异和12个高影响start_lost变异。在心脏和肾脏发育相关基因中，SHH、TBX18、NOTCH1、GATA3、TBX2、FOXC1和RET存在中等影响变异。其中FOXC1基因变异在犊牛和母牛中均为纯合，RET基因有两个变异在犊牛中纯合、在母牛中杂合。这些发现是探索性的，虽不能确定因果关系，但扩展了该罕见疾病的基因组知识，为未来研究提供了有价值的数据。
**三、主要关键技术方法**
研究人员对患病犊牛及其母亲进行全基因组测序，使用Illumina平台。原始数据经FastQC质控后，BWA-MEM比对至ARS-UCD1.2参考基因组，GATK HaplotypeCaller进行变异调用，Ensembl VEP进行变异注释，SIFT预测错义变异有害性。以VEP IMPACT等级和心脏/胸壁/肾脏发育相关基因集筛选候选变异，并通过GO、KEGG、Reactome通路富集分析探索生物学意义。样本来源为罗马尼亚西北部一头患病公牛犊及其母亲。
**四、研究结果**
**2.1 临床发现**：临床检查显示，犊牛出生时心脏位于右侧胸区皮下，呈异位表现，但无明显生理功能损害，未进行超声心动图检查。
**2.2 解剖**：尸检发现心脏包于心包囊内，外观正常；心脏上下径33 cm，长轴18 cm，重950 g。在房间隔近端三分之一处发现直径1.2 cm的房间隔缺损。右肾外观正常，长19 cm，宽9.5 cm，重550 g。左肾缺如。
**2.3 全基因组测序发现**：对犊牛和母牛进行WGS，犊牛样本88.20%的reads唯一比对到参考基因组，母牛为90.43%。联合callset中，VEP SIFT注释鉴定出2270个有害错义变异，VEP后果注释鉴定出12个高影响start_lost变异。在心脏和肾脏发育相关基因中，SHH、TBX18、NOTCH1、GATA3、TBX2、FOXC1和RET存在中等影响变异。FOXC1基因的23:g.51,613,451 G>C（p.R406G）变异在犊牛和母牛中均为纯合；RET基因的g.13,501,854 A>G（p.I469M）在犊牛中纯合、母牛中杂合。联合变异调用共发现8,591,095个SNP和1,510,077个
