基于二代测序靶向捕获技术的遗传性痉挛性截瘫一家系致病基因的研究

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目的:遗传性痉挛性截瘫(Hereditary spastic paraplegias,HSPs)是一组具有临床和遗传异质性的神经退行性疾病,伴有进行性下肢痉挛和无力。本研究旨在应用靶向捕获二代测序技术(Targeted-Capture Next Generation Sequencing,TCNGS)为一个中国HSP家系所患疾病做出准确的基因诊断,并为家系成员遗传咨询等提供依据。方法:以该HSP家系3代共11人为研究对象,绘制家系图谱。获取知情同意后,采集II代4人,III代5人的外周血样,抗凝并提取全血基因组DNA(g DNA)。同时对他们进行详细的病史采集及体格检查,并着重对3名患者收集包括颅脑磁共振检查(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、肌电图(Electromyogram,EMG)等在内的其他临床辅助检查资料。首先,我们对先证者(II-1)的g DNA样本进行靶向捕获二代测序,将得到的结果与Human参考基因组数据库、千人基因组数据库、db SNP142数据库等有关数据库进行对比、过滤、筛选,再运用SIFT、Poly Phen2、FATHMM等生物信息学分析软件对新发现的NS/SS/Indel变异进行功能预测,获取可疑致病基因突变位点。最后将候选基因变异在该家系另外8名直系亲属中进行Sanger测序验证,从而明确该家系HSP患者的诊断。结果:临床检查结果:先证者(II-1)表现出典型的进行性双下肢僵硬,无力和共济失调。他的两个姐妹(II-3、II-4)除表现出类似的症状外,还有额外的构音障碍。且三个患者的颅脑磁共振成像均可见小脑萎缩。基因检测结果:先证者靶向捕获二代测序和家系内其他成员Sanger测序结果显示,3名患者paraplegin(SPG7)上均含有两个基因突变(c.11501150+1ins CTAC和c.2062C>T,p.Arg688Trp)和一个单核苷酸多态性(c.2063G>A,p.Arg688Gln),且c.2062C>T,p.Arg688Trp和c.2063G>A,p.Arg688Gln位点被证明位于同一条单体型的相邻位置,共同导致一个终止密码子突变。而家系中大多数无症状成员只携带c.11501150+1ins CTAC杂合突变。且两个SPG7突变位点均为新发突变位点。结论:临床检查及基因检测等资料表明此家系患者所患疾病是复杂型遗传性痉挛性截瘫7型(SPG7),c.11501150+1ins CTAC和c.2062C>T,p.Arg688Trp、c.2063G>A,p.Arg688Gln复合杂合突变是该HSP家系的致病基因突变。该家系被证实是中国首例遗传性痉挛性截瘫7型的病例报道。我们的研究结果不仅拓宽了SPG7基因的突变谱,还表明了SPG7突变可能是成年发病但未确诊的遗传性共济失调的重要原因,需要引起临床重视。同时,还提醒了广大医师及科研工作者,二代测序在诊断此类罕见或高度异质性神经系统疾病方面发挥的巨大效应,可以适当选择及应用。
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