多效性效应CEP290公司(NPHP6核电站)突变延伸至梅克尔综合征

摘要

梅克尔综合征（MKS[MIM249000])是一种常染色体隐性致死性疾病，其特征是CNS畸形（典型的枕部脑膜脑膨出）、轴后多指（PD）、多囊肾发育不良和肝门区导管增生。此外，MKS表型的临床病理多样性导致了Meckel样综合征或Goldston综合征组（MIM）的区别267010). MKS具有遗传异质性，已鉴定出两个基因-MKS1型17q上¹和TMEM67型(MKS3公司)第8季度，²它编码初级纤毛形成所需的蛋白质^三-然而MKS2公司2013年第11季度仍未知。⁴这三个基因座中的每一个都占病例的约10%，⁵这表明存在进一步的遗传异质性。

为了确定新的MKS基因座，对8个与MKS1、MKS2、，或MKS3公司基因座，使用微卫星标记，间隔10 cM。异质性LOD（HLOD）得分最高的是标记物D12S326型(HLOD公司=2.45; 连锁家庭比例秒=0.6）（图。​（图1一1一和​和1b).1b). 来自四个近亲家庭的五个受影响的兄弟姐妹在12号染色体上显示出两个连续的微卫星标记的纯合性（家庭1、2、11和12）(图1c（c）). 据报道，在第3家中，父母没有亲属关系，但来自突尼斯南部的同一地区（加布斯和马雷思）。因此，使用Affymetrix 10K SNP芯片（2.1版）对这两个受影响的同胞进行分析，在染色体12q21上的10-Mb间隔上仅观察到一个普通纯合子区域（29个连续SNP）(图2一). 微卫星标记侧翼单体型分析CEP290公司确认胎儿中存在纯合子，但未受影响的同胞中没有，并将端粒边界减少到88.7 Mb(图2b). 包含8 Mb的最小间隔CEP290，一种编码中心体蛋白的基因，最近被鉴定为Joubert综合征（JS[MIM213300])基因位于JBTS5型轨迹，^8,9也发现在孤立的Leber先天性黑蒙（LCA[MIM204000]).^10,11JS是另一种常染色体隐性遗传性睫状体病，其特征是神经症状的组合¹²轴位图像上的“臼齿征”（MTS）与小脑蚓部发育不良相关。¹³可变特征包括视网膜营养不良、肾异常、PD和枕叶脑膨出（OE），定义JS相关疾病或小脑-眼-肾综合征（CORS）。已确定三个基因的突变/缺失与JS有关：空气处理接口1(JBTS3、，6q23.2），¹⁴ NPHP1型(JBTS4、，2013年第2季度），¹⁵和CEP290公司(JBTS5、，12q21），^8,9然而还有两个基因尚不清楚：JBTS1/CORS1标准第9季度34.3¹⁶和JBTS2/CORS2标准第11p12-11q13.3页。^17,18

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图1

全基因组扫描。a、，使用MERLIN软件对八个家族（Fam）进行微卫星标记多点连锁分析的结果⁶假设一个完全渗透的隐性模型，疾病频率为0.0001，并考虑到家族间的异质性。HLOD得分最高（2.45）出现在标记处D12S326.b，八个家族中每个家族在第12染色体上观察到的HLOD总结。八个族中有六个在标记处显示LOD分数D12S326、D12S351、，或D12S346型接近其最大值（LOD_最大值).c、，六个家系12q21位点的单倍体分析显示与12号染色体存在潜在的连锁。两个连续标记的纯合度-第12天326和D12S351型（装箱）-在四个家庭（1、2、11和12）的五个受影响的兄弟姐妹中观察到。在家庭1中，第一个孩子和案例6(灰色)受到ARPKD的影响。

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图2

家系3和4的单倍型分析。a、，利用Affymetrix 10K SNP芯片对3家族受影响同胞335和336进行单体型分析，确定了12号染色体上的单一纯合子区域⁷标记之间1882186卢比和rs1389064。此10-Mb区域包括CEP290.b，四个微卫星标记侧翼分析CEP290公司在家系3中，仅在受影响的兄弟姐妹335和336中证实了纯合子，并将间隔的端粒边界缩小到88.71位置(D12S1678型). 在与家族3携带相同母系遗传p.Asp128GlufsX34突变的家族4中，母系疾病单倍型与胎儿335和336不同，并不表明该突变具有创始人效应。SNP和微卫星标记的位置根据UCSC基因组浏览器数据库。

鉴于JS和MKS之间的表型重叠，以及我们最近在MKS3公司这两种疾病之间的位置，¹⁹ CEP290公司被认为是一个优秀的候选基因。53个编码外显子的测序显示家族1、2和3中的纯合截断突变和家族4中的复合杂合突变，证实了CEP290公司是12号染色体上的MKS基因。另外20例MKS病例的序列测定MKS1型和TMEM67型)确定了另外两个受MKS影响的家庭，受影响的个体携带复合杂合突变CEP290（家族5和6）。最后，我们在四个表现为脑-视网膜-数字综合征的家族中发现了突变，其表型介于MKS和JS之间，因此代表了这两种疾病（家族7-10）之间的连续谱。临床数据汇总于表1，和突变如所示图3.

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图3

序列色谱仪CEP290公司本研究中发现的突变。突变编号基于cDNA序列，其中+1对应于^{GenBank（基因银行）}cDNA参考序列NM_025114.3。用氨基酸数给出了突变对蛋白质的预测影响。

在1-6家系中，当进行尸检时，根据MKS囊性肾（图。​（图4一4一–4d日)和肝胆管增生(表1和图。​图4e（电子）4e（电子）–4小时). 枕部脑膜膨出（OM）在6个家族中的5个家族中至少有一个兄弟姐妹存在，这与Dandy-Walker畸形（DWM）或蚓部发育不全有关。在家族3的所有兄弟姐妹和家族1的受试者4中，DWM是唯一的脑畸形。7例DWM患者的详细神经病理学检查显示，除了小脑蚓部严重发育不全外，还有脑组织结构紊乱(表1和图。​图4我4我–4k个). 桥脑水平的横截面显示，四名受试者的蒂延长和增厚，导致臼齿倒置(表1和图4k个). 受试者3501的第四心室（V4）变形/扩张更严重，未观察到MTS(图4j个). 在其他体征中，考虑到没有DNA的受累兄弟姐妹，6个家庭中有2个（14名受试者中的6名）存在PD，1名受试人（受试者4）患有宫内生长迟缓（IUGR），内翻位一个胎儿（胎儿408）出现无丝状体，一个胎儿出现小眼（胎儿312），两个胎儿（胚胎0114和650）出现心脏间隔缺损。

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图4

胎儿合并卵巢癌的病理特征CEP290公司突变。肾脏组织切片（HES染色）(左边)，肝脏(中间的)和脑干/小脑(正确的)受MKS和MKS样影响的胎儿CEP290公司突变。家庭1-4(a–d)和10(米)肾脏组织学显示MKS的主要异常特征：肾和髓质囊肿，从外围向中心生长。在包膜下区观察到小范围的保守肾发生。家庭9(我)肾脏组织学显示皮质髓质组织保存，有几代成熟肾小球。微囊存在于深皮层，但管状微囊主要存在于髓质(黑色箭头). 肝组织学显示门脉纤维化伴持续导管板(箭头)和/或BDP/膨胀(箭头). 主题4(b)患有最严重的肝纤维腺瘤病，而9个家系的肝异常为中度和局灶性(n个)和10(哦). 五例患者的脑干/小脑横切面显示。我，受试者4：中脑切片显示纤维和束的混乱组织(箭头)和Sylvius的闭锁导水管。j、，受试者3501：脑桥水平切片显示V4严重扩张，小脑脚增大（P），纤维和束组织混乱(箭头)，发育不全蠕虫(箭头)和小脑半球（ce）。k、，胎儿304。注意倒置的MTS，V4畸形，两侧小脑脚增大拉长（P）。对于胎儿381(第页)和03/485(q个)脑桥层面的断面显示了一个倒置的MTS，其中包含混乱的纤维和束(箭头)，V4畸形，蠕虫严重发育不全(箭头)和发育良好的小脑半球。Fam=家庭。

除了这六个患有MKS的胎儿外，CEP290公司在四个家族（家族7-10）中发现了突变，这些家族的情况被认为是“Meckel样”，因为缺乏诊断MKS所需的至少一个特征。在家系7的胎儿385中，未观察到肝脏BDP。在家系8中，尽管杂合性在CEP290公司来自巴勒斯坦近亲父母的胎儿712基因座。组织学检查显示，妊娠18周的胎儿出现囊性肾，肝管板增生为MKS特征，但伴有孤立的蚓部发育不全，表现为脑畸形。在9号和10号家庭中，每个家庭都有两个受影响的兄弟姐妹，其中一个兄弟姐妹中存在与OE相关的DWM，而另一个兄弟姊妹中没有。然而，在神经病理学检查中，所有四个胎儿的脑干和小脑都出现了重大异常，小脑脚增厚，蚓部严重发育不全，脑桥水平的皮质脊髓束紊乱（图。​（图4第页4第页和​和4q个).4q个). 家族9的肾脏大体正常，组织学上微囊形成主要累及髓质集合管（胎儿381[图4我])和是家族10中MKS的特征（胎儿05/158[图4米]). 肝脏要么不明显（胎儿380），要么显示中度/局灶性导管板异常（胎儿381[图4n个]和胎儿05/158[图4哦]). 385和380名胎儿出现轴后PD，未观察到其他内脏畸形。

这些突变都是无意义、移码或剪接突变，预示着在没有RNA介导的衰变的情况下蛋白质会被截断。有趣的是，在突尼斯家族3的患者中也发现了p.Asp128GlufsX34突变，但在家族4的胎儿中处于杂合状态，该突变是从法国血统的母亲那里遗传来的。利用微卫星标记进行单体型分析CEP290公司基因座显示不同的等位基因(图2b)与该突变相关，表明是一种反复突变，而不是创始人效应。在一名LCA患者中也报告了这种突变。¹¹因此，此位置可能存在突变热点。还可以建议在3175A或附近出现另一个可能的突变热点。突尼斯家族2中发现一个缺失（c.3175delA），而两名丹麦患者在同一位置发现一个单一的A插入⁸和法国，¹¹在一名患有JS的土耳其患者中发现下一个碱基（c.3176delT）的T缺失。²⁰在家族6中发现的p.Leu1884ThrfsX23突变在三个法国血统家族的其他地方也有报道^11,21和一个德国家庭。⁸此外，Tory等人报告的一名JS患者也存在家族6的复合杂合突变（p.Leu1884ThrfsX23+p.Phe1950LeufsX15）。²¹

在MKS中，最常见的CNS畸形包括后部OE、前脑发育不全和菱形屋顶发育不全。²²然而，其他畸形，如DWM、脑积水和胼胝体发育不全，被描述为偶尔的特征。DWM的诊断基于V4虫体发育不全/发育不全和囊性扩张。蠕虫发育不全/不发育和V4扩张也可能是MTS的特征，这被认为是JS的特征。在胎儿中，这两种畸形之间的区别很难辨别。MTS的特征是脑干发育不全和V4畸形，两侧有粗大的小脑脚。V4通常适度扩张。蠕虫严重发育不全，退化为少量的叶。在这里报告的所有病例中，最初报告的脑畸形为DWM，经过仔细的神经病理学检查，包括严重的蚓部发育不全和脑干发育不良。在8例胎儿中，畸形与OE或OM相关。

表现不完全的胎儿病例，如孤立性蚓部发育不全（家族7）、正常脑组织伴少量管状髓质囊肿（家族9）或正常或离散性肝改变（家族6、9和10），被重新分组为临床异质性疾病组，称为“Meckel-like综合征”最近我们发现MKS和Bardet-Biedl综合征（BBS[MIM209900])，另一种隐性疾病归因于睫状体功能缺陷。²³最近，我们发现类似MKS的受试者可以携带TMEM67型基因突变和TMEM67型也是JS的致病基因。¹⁹这里，我们报告了10例CEP290公司-突变胎儿具有从JS到MKS的连续临床2光谱，伴有脑畸形或肾或肝异常，强化了临床光谱和/或睫状体表型重叠的概念。

多效性效应CEP290公司突变更为显著，因为CEP290公司最近研究表明，突变是孤立性LCA的常见原因。¹⁰由于den Hollander等人的研究中所有LCA患者都受到影响，因此建议存在基因型-表型相关性。¹⁰携带相同的内含子突变，位于内含子26（c.2991+1655A→G），导致异常转录和提前终止密码子。患者要么是该突变的纯合子，并保留了一些正常转录物，要么是另一个的复合杂合子CEP290公司突变。299+1644A→G突变仅在LCA患者中发现，尽管最近的一项研究发现LCA患者存在两个截断CEP290公司突变而不是内含子26突变。¹¹没有观察到其他基因型-表型相关性CEP290公司导致JS、MKS或LCA表型的突变。全部CEP290公司到目前为止，除了两名JS:p.W7C患者报告的两个错义突变外，所有三种表型中的突变均被截断²⁰以及第A1991G页。²¹ TMEM67型JS和MKS中的突变要么截断要么错义。¹⁹需要进一步的功能分析来阐明突变的性质是否与观察到的可变临床谱有关CEP290公司或TMEM67型突变。然而，兄弟姐妹中两种表型的存在或导致不同表型的相同突变反驳了这一假设CEP290。鉴于已报道的JS的寡基因遗传和上位性突变²¹和论坛，^24,25其他睫状体蛋白编码基因的突变/多态性是一个诱人的替代假设。在家族10中，我们只发现了一个CEP290公司无义突变（p.Q662X）遗传自该基因座上单倍体的父亲和两个胎儿；我们可能找不到母亲CEP290公司分子事件。在寡生性的背景下，另一种可能性是隐性突变位于另一个基因中。然而，我们没有发现MKS1、TMEM67、，或英国广播公司1–英国广播公司10这个家族的基因。

同样值得注意的是，在家族1中，来自摩洛哥(图1c（c）)家族性常染色体隐性遗传性多囊肾病（ARPKD）（第一胎和胎儿6）和JS/MKS（胎儿5和6）中分离出两种不同的纤毛病变。ARPKD的诊断通过肾脏和肝脏组织学证实。这个CEP290公司p.R205X突变仅在具有MKS表型的兄弟姐妹5和6中发现于纯合状态。这个PKHD1系列受试者6的ARPKD位点显示纯合子，与纯合子相容PKHD1系列突变。有趣的是PKHD1系列在患有MKS的受试者4中也观察到该位点，该受试者具有最严重的肾脏和肝脏表型。

MKS具有遗传和临床异质性。MKS1型仅在具有完整MKS谱的胎儿中鉴定出基因突变，¹在最近的一系列研究中，半数胎儿患有骨骼发育不良伴长骨弓或宫内发育迟缓，⁵在中未观察到的功能时间57-突变胎儿，仅出现在我们系列中21个兄弟姐妹中的1个CEP290公司突变。PD在年更为频繁MKS1型-受影响的胎儿比患有TMEM67型突变，在CEP290公司-突变胎儿（10个家族中的3个；20个胎儿中的8个）。自MKS1型在MKS样或出生后JS的胎儿中未发现突变，¹⁹人们可以假设MKS是另一种人类疾病谱的末端。低形态的MKS1型突变可能导致另一种人类睫状体病，与JS不同，PD是一种常见的症状MKS1型目前在MKS中发现的突变预示着一个截短的蛋白质。MKS和JS条件的等位性可以扩展到MKS2公司基因座，已映射到染色体11q13⁴因此可能与CORS2、，已映射到11p12-11q13.3。¹⁸事实上，尽管在与接线盒TS1在9号染色体上，巨大的变异性与JBTS2型-关联患者，多脏器受累，包括OE、PD、小眼症和肾脏受累。²⁶

本研究确定了MKS的第四个基因座(MKS4系列)和CEP290公司12号染色体上负责MKS的基因。这些数据还进一步证实了JS和MKS之间的等位性，并扩展了其表型谱CEP290公司突变已经涉及JS和孤立的LCA，导致严重致命的囊性肾发育不良伴肝BDP和神经管缺陷。进一步的研究将说明其他基因是否可能对这两种表型负责，以及MKS是否也可能代表其他人类纤毛疾病中最严重、最致命的一端。

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