论文部分内容阅读
背景先天性小耳畸形是胚胎时期第一、二腮弓神经嵴细胞迁移紊乱导致的出生缺陷,临床表现为单侧或双侧耳廓小、形状异常,伴或不伴外耳道闭锁或狭窄。在我国新生儿中,小耳畸形的患病率约为3.06/10000。先天性小耳畸形分为单纯型小耳畸形和综合征型小耳畸形,后者伴随其他系统或器官的发育异常,约占到小耳畸形人群的20-60%,且具有增高趋势。得益于小耳畸形患者的术前影像学检查,我们发现部分病例伴发了呼吸系统的异常。对于待行耳廓再造术的小耳畸形人群来说,呼吸系统异常表型的排除与诊断尤为重要。任何未知的呼吸系统疾病均可能增加人工气道插管、麻醉苏醒以及自主呼吸恢复的风险,增加术中、术后出现并发症的可能。目前,尚无有关小耳畸形伴发呼吸系统异常的的专题研究。先天性小耳畸形的致病原因尚未明确,目前认为存在环境与遗传双因素。遗传学病因是小耳畸形研究的热点与亟待解决的难题。与耳廓发育相关的第一、二鳃弓在胚胎第5周逐渐显现,呼吸系统则在4-7周从前肠开始发育,二者在发育过程中是否存在共享的生物信号通路有待研究。近年来,全基因组高通量测序技术结合蓬勃发展的生物信息学分析,成为了探索先天性小耳畸形分子遗传学的关键技术。目的1、评估先天性小耳畸形群体中呼吸系统异常的患病率及其表型特征,并横向对比多种群数据,拓展人们对小耳畸形伴发畸形的认识,指导小耳畸形患者围手术期的治疗与护理工作,也在一定程度上填补国内外相关报道的空白。2、选取小耳畸形伴发单侧肺脏缺失的核心家系,通过全基因测序以及生物信息学分析技术,展示科学系统的变异检测及筛选流程,探索与小耳畸形、肺发育不良可能相关的突变。方法1、本部分通过电子病历回顾收集2017年8月至2020年12月之间住院就诊的小耳畸形病例。评估小耳畸形人群中呼吸系统异常的患病率及其表型特征,并通过文献检索进行多种族小耳畸形群体的横向对比。2、选取并收集我中心4个小耳畸形伴发肺发育不良病例的核心家系血液样本,提取DNA进行全基因组Illumina平台双端测序。经过数据质量控制、变异检测以及生物信息学分析筛选得到候选突变。利用PCR扩增、Sanger测序以及Bam截图等方法验证突变的真实性。对编码序列的突变位点,利用Unipor数据库评估突变位点的进化保守性,Swiss-PdbViewer软件预测突变位点对编码蛋白结构以及临位氨基酸的影响。对非编码序列的突变,利用UCSC数据库查看变异片段上下游的基因分布。结果1、本研究共计筛选得到了我中心923份先天性小耳畸形病例,其中21名患者(2.3%)存在呼吸系统异常,包括6例肺发育不良(占所有呼吸系统异常的28.6%)、2例气管性支气管(9.5%)、11例肺大疱(52.4%)、1例气管憩室(4.8%)和1例肺奇叶(4.8%),其中男女比例约6:1。呼吸系统异常在不同中心小耳畸形人群中的患病率不同,从最低的日本人群0.5%到最高的美国加利福利亚人群的9.3%不等,具体表型也存在明显差异,平均患病率约2.5%(共计小耳畸形病例4565人)。另外,小耳畸形伴发肺发育不良的病例在国际上鲜有报道,经文献检索排除环境致畸因素后仅收集到了 4例长期存活的典型病例。2、经过全基因组测序、生物信息学分析以及可靠性验证,我们在Case1P中筛选得到了一个 de novo snp(MTOR:NM004958:exon42:c.G5864A:p.R1955H)。经预测,突变后的His1955使临近残基与周围残基产生了更多的强氢键,但未对蛋白质的三维结构造成明显影响。此外,在4个小耳畸形伴发肺发育不良的病例中分别发现了一个新生的大片段缺失,且均位于非编码序列,分别为内含子区域的chr1078252500-78262499,以及位于基因间区的 chr2031522500-31532499、chr7110180000-110189999 和 chr1327042500-27054999。结论小耳畸形人群中呼吸系统异常的发生率为2.3%,多种族数据的横向对比有助于提高我们对该疾病认识的全面性与准确性。小耳畸形群体中肺发育不良的患病率远高于普通人群,不排除二者在病因起源上存在共通之处的可能。另外,二代测序数据检出变异时假阳性很高,测序结果均需要经过验证。编码序列的de novo snp(NM004958:c.G5864>A)是否与Case1P患者表型相关还需要进一步的功能试验验证。目前小耳畸形相关的非编码区研究尚处于起步阶段,在4个病例中发现的位于非编码序列的de novo CNV(chr1 078252500-78262499、chr2031522500-31532499、chr7110180000-110189999 以及 chr1327042500-27054999)是否通过一些特殊元件影响精细调节基因的时空表达,从而参与小耳畸形的发生需要后续更深入的研究。总之,本文展示了小耳畸形发病机制的复杂性与异质性,提出了非编码序列变异致病的可能性,为小耳畸形的病因探索提供了新的科学思路。