中国人群遗传性先天性白内障家系中通过全外显子测序鉴定CRYGD和OCRL基因的两个新型变异

《HUMAN MUTATION》：Identification of Two Novel Variants in CRYGD and OCRL Genes in the Chinese Population With Hereditary Congenital Cataracts Using Whole Exome Sequencing

　　

背景：遗传变异是先天性白内障（CC）的主要致病因素。迄今为止，众多基因已被证实参与CC的发生发展。本研究旨在利用全外显子测序（WES）技术，在两个无亲缘关系的中国家系中鉴定与CC相关的两个此前未被识别的基因变异。方法：纳入两个受CC影响的中国家系。采用核型分析和染色体微阵列分析（CMA）进行细胞遗传学和分子遗传学检测，并利用WES技术进行基因变异筛查。此外，还进行了RNA测序以评估受累个体相较于健康对照者的差异表达基因。结果：两个家系均未检出染色体核型及CMA异常。然而，WES在一家系先证者中发现CRYGD基因存在一个新型错义变异NM_006891.4:c.154 T > C(p.S52P)，该变异遗传自其患CC的母亲。在另一家系中，通过WES在胎儿体内鉴定出OCRL基因的一个新型移码变异NM_000276.4:c.1046dup(p.M349Ifs?36)，该变异遗传自患CC的母亲。RNA测序进一步证实，相较于年龄匹配的对照组，该胎儿OCRL mRNA表达显著降低。结论：本研究首次报道了中国CC家系中CRYGD和OCRL基因的两个新型变异。这些发现拓展了CC的突变谱，并凸显了WES在CC患者遗传诊断中的应用价值。

该研究聚焦于遗传性先天性白内障（CC）的致病基因鉴定，针对现有已知致病基因无法完全解释所有病例遗传基础的问题，研究人员对两个具有常染色体显性（AD）遗传模式的中国福建家系进行了深入探究。通过全外显子测序（WES）技术，成功在CRYGD和OCRL基因中发现了两个此前未报道的变异，相关成果发表于《HUMAN MUTATION》。此项工作不仅丰富了CC的突变谱，也为临床遗传诊断提供了有力工具。

在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术手段：首先，收集了两个来自中国福建的无亲缘关系CC家系的先证者及其父母的外周血或羊水样本。其次，利用核型分析和染色体微阵列分析（CMA）排除了染色体数目及大片段拷贝数变异（CNV）异常。核心环节采用全外显子测序（WES）进行变异筛查，并对候选变异利用桑格测序进行验证及家系共分离分析。此外，针对其中一个家系的胎儿组织及年龄匹配对照进行了RNA测序，以分析差异表达基因及相关信号通路。

研究结果具体如下：

1. 1.
   家系信息：家系1为一名7岁女性CC患者，母系家族有CC病史，符合AD遗传模式。家系2为一名32岁经产妇，本人患有CC且有复发性不良孕产史，本次妊娠超声提示胎儿双侧CC，引产后确诊。
2. 2.
   核型与CMA结果：两个家系的所有受检成员均未检出染色体核型异常或致病性CNV。
3. 3.
   WES检测结果：在家系1先证者中鉴定出CRYGD基因的一个新型错义变异NM_006891.4:c.154 T > C(p.S52P)，该变异遗传自其患病母亲，生物信息学预测显示其可能影响蛋白稳定性，被归类为意义未明变异（VUS）。在家系2胎儿中鉴定出OCRL基因的一个新型半合子移码变异NM_000276.4:c.1046dup(p.M349Ifs?36)，该变异遗传自其患病母亲，生物信息学分析提示其可能导致无义介导的mRNA降解（NMD），被归类为致病性变异。
4. 4.
   新型OCRL变异导致OCRL表达下调：RNA测序结果显示，携带OCRL变异的胎儿组织中OCRL基因表达显著下调，同时PITX3基因表达亦降低。功能富集分析表明差异表达基因主要富集于肌动蛋白细胞骨架调控、细胞黏附及PI3K-Akt信号通路等生物学过程。

在讨论与结论部分，研究人员指出，CRYGD编码的γD-晶状体蛋白是晶状体主要结构蛋白，此次发现的p.S52P变异虽未在既往文献报道，但位于功能关键区域，可能通过破坏氢键形成导致蛋白不稳定。而OCRL基因的移码变异则证实了Lowe综合征的致病机制，即OCRL蛋白功能缺失导致细胞内运输障碍及细胞连接缺陷。尽管家系1的CRYGD变异尚需进一步功能实验验证，且遗传检测受限于可用样本，但本研究首次在中国CC家系中报道了这两个基因的新型变异，极大地拓展了CC的遗传异质性认知，并再次验证了WES技术在产前及儿科遗传病诊断中的高效性与必要性。