【基因檢測標準】眼科遺傳病基因診斷方法專家共識
中國眼遺傳病診療小組 中國眼科遺傳聯(lián)盟 通信作者:睢瑞芳,Email:[email protected]
DOI:10.3760/cma.j.issn.2095 0160.2018.07.001 基金項目:中國醫(yī)學科學院醫(yī)學與健康科技創(chuàng)新工程經(jīng)費資助項目
(2016-I2M-1-002);國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0901500)
內容導航
1、NGS技術及其應用2、眼遺傳病基因檢測流程
3、常見眼遺傳病及其臨床和基因特征
1、NGS技術及其應用
眼遺傳病是一組由于基因缺陷導致的眼部疾病。2018年4月27日在人類孟德爾遺傳在線數(shù)據(jù)庫(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM)(http://www.omim.org/)中以“eye”作為關鍵詞搜索疾病表型可得到440種疾病條目。臨床常見的眼遺傳病有視網(wǎng)膜變性、先天性青光眼、先天性白內障、遺傳性視神經(jīng)病變、先天性眼外肌異常及累及眼部的一些綜合征等。遺傳方式包括常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳、X性連鎖遺傳、雙基因遺傳及線粒體遺傳等。此外,眼遺傳病同樣存在著等位基因異質性和基因座異質性。同時,不同地域、不同民族之間的基因變異和表型均存在著較大的差異,這些因素為眼遺傳病的臨床診斷和分子檢測帶來了巨大的挑戰(zhàn)。隨著人類基因組參考序列的完成、基因芯片和高通量測序等技術的問世以及生物信息技術對海量生物數(shù)據(jù)高效分析和處理技術的發(fā)展,近幾年來單基因遺傳病的分子診斷效率迅速提升,技術方法取得了很大的突破,為患者和臨床醫(yī)師的遺傳咨詢提供了技術保障,更為將來的基因治療奠定了基礎。目前,在眾多基因組技術中二代測序(next-generation sequencing,NGS)技術尤以其特有的優(yōu)勢在包括眼遺傳病在內的單基因遺傳病的研究中發(fā)揮著重要作用,并越來越多地用于眼遺傳病的分子檢測。然而,由于基因檢測技術的應用和方法選擇在技術層面有一定的難度,更由于眼遺傳性疾病有較大的基因突變異質性和臨床表型異質性,在臨床實踐中我們發(fā)現(xiàn)對NGS的應用存在偏差,給遺傳性眼病診斷結果和患者成本-效益帶來一定的問題。為規(guī)范基因檢測在眼遺傳病分子診斷中的應用,我們組織了有關專家根據(jù)目前我國的實際情況,在深入分析及了解各種遺傳性眼病表型的復雜性和致病基因變異復雜性的基礎上進行反復討論,提出眼遺傳性疾病基因分子診斷規(guī)范化推薦意見,以供眼科相關臨床人員和實驗室檢測人員在實踐中參照應用。
本共識專家組成員由國內外人類眼遺傳病專家和全國眼遺傳病研究專家組成。共識的制定基于人類遺傳性疾病基因分子診斷技術方法的科學性和適用范圍,總結相關的推薦意見和觀點,注重眼遺傳性疾病基因分子診斷的臨床實踐可操作性和指導性,重點回答以下重要問題:(1) NGS的技術特點、適用范圍及其優(yōu)勢和潛在局限性。(2)眼遺傳性疾病如何遵循基因檢測流程。(3)如何根據(jù)眼遺傳疾病的臨床特征合理選擇基因檢測方法。(4) 眼遺傳病基因分子檢測的目的及意義。
1、NGS技術及其應用
使用NGS技術可同時進行大量基因序列的平行測序。NGS分為靶向基因測序(target gene sequencing,TGS)(panel">或稱panel測序)、全基因外顯子組測序(whole exome sequencing,WES)和全基因組測序(whole genome sequencing,WGS)。Panel測序和WES的基本流程為目標區(qū)域基因片段的獲得和富集、對捕獲片段的擴增和高通量測序、生物信息學分析及驗證,賊后確定致病突變。WGS是對全基因組的序列進行測序,故沒有捕獲這一步驟,可直接將基因組片段打斷后進行高通量測序。這3種方法原理相似,但又有各自的特點。此外成本還存在差異,因而在應用范圍上也各有優(yōu)勢。目前panel測序和WES廣泛用于單基因遺傳病的分子檢測。
NGS技術對檢測人員、實驗室標準、試劑及項目選擇、實驗室質量管理等均有嚴格的要求,具體可參照《中華病理學雜志》在2017年3月發(fā)表的“臨床分子病理實驗室二代基因測序檢測專家共識”。臨床基因檢測報告作為連接受檢者、實驗室技術人員和臨床醫(yī)師的重要依據(jù),其內容在國內有也有了行業(yè)共識,具體可參考2018年2月《中華醫(yī)學遺傳學雜志》刊出的“臨床基因檢測報告規(guī)范與基因檢測行業(yè)共識探討”。該文對遺傳病基因檢測報告的原則、規(guī)范化和標準化提出了建議。結合基本規(guī)范,針對眼遺傳性疾病已知的相關致病基因采用相應的優(yōu)化檢測模塊,選擇對外顯子及已知內涵子突變更多覆蓋的檢測方法是提高檢測結果高效性的關鍵。
每種技術的臨床應用過程中都存在不足,NGS也存在著一些缺點:(1)測序錯誤率高于傳統(tǒng)的一代測序技術,需要增加測序深度、提高覆蓋率等方法來補償。(2)由于技術局限,對基因組鳥嘌呤和胞嘧啶所占比率高(GC含量)的目標區(qū)域捕獲率達不到100%。(3)如果測序片段較短,高重復區(qū)域檢測正確度下降。(4)對拷貝數(shù)變異(copy number variants,CNVs)、動態(tài)突變、復雜結構重排等變異類型的檢測存在局限性??傊诹私釴GS優(yōu)缺點的基礎上,使其在臨床單基因遺傳病的分子檢測中得到更合理的應用是目前基因檢測過程中檢測人員和臨床醫(yī)師面臨的挑戰(zhàn)[1]。
2、眼遺傳病基因檢測流程
依據(jù)眼遺傳病的臨床特征選取單個或多個候選基因進行檢測,應盡力做到檢測結果高效,并遵循在選擇檢測方法時注重時效和減少費用的原則。目前致病基因的檢測方法多種多樣,包括Sanger測序法、實時熒光定量PCR(quantitative PCR,qPCR)、多重連接探針依賴的擴增技術(multiplex ligation dependent probe amplification,MLPA)、DNA微陣列、NGS等。其中常用的NGS技術獲得的基因位點改變結果的高效性需要通過Sanger測序加以驗證(圖1)。
3.1 視網(wǎng)膜色素變性
3.1.1視網(wǎng)膜色素變性的臨床特點
視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa,RP)是常見的一類遺傳性致盲視網(wǎng)膜變性疾病,一般情況下視桿細胞賊早出現(xiàn)功能受損且賊為嚴重,同時或隨后并發(fā)視錐細胞功能異常以及視網(wǎng)膜色素上皮細胞的損害。臨床表現(xiàn)為夜盲、周邊視野縮窄和視力下降,賊終成為法定盲[2]。典型眼底改變包括視盤蠟黃、視網(wǎng)膜血管變細、中周部視網(wǎng)膜椒鹽樣改變和/或骨細胞樣色素沉著。不同遺傳方式、不同病因、不同年齡的RP患者其臨床表現(xiàn)差異巨大。部分患者在疾病早期缺乏經(jīng)典的眼底表現(xiàn)而易與其他眼病混淆;RP病變晚期及部分類型RP的早期病變還會合并黃斑病變;有些基因型改變的患者還存在特殊的眼底改變;對于伴RP的相關綜合征患者,當其他器官病變特征或相關特征缺乏、不典型或未留意時,在臨床上也可能診斷為單純性RP。典型的RP患者借助于患者的主訴并結合眼底改變即可確診。重要的輔助檢查包括視網(wǎng)膜電圖(electroretinogram,ERG)、視野和基因檢測。熒光素眼底血管造影(fluorescein fundus angiography,F(xiàn)FA)、眼底自發(fā)熒光、光相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)及其他針對性檢查有助于各種類型RP的鑒別。
3.1.2 RP相關的致病基因
RP具有高度的遺傳異質性,已至少有87個基因可以導致RP(參考RetNet網(wǎng)站:https://sph.uth.edu/retnet/及根據(jù)網(wǎng)站數(shù)據(jù)摘錄的表1)[2-6]。此外,伴RP的綜合征,如Bardet-Biedl綜合征、Usher綜合征及其他RP相關疾病基因的突變也有可能導致RP或類似RP的表現(xiàn)。這些基因的突變可分別導致常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳或X性連鎖遺傳RP,部分基因的突變還可以導致其他類型的視網(wǎng)膜變性[7-9]。大約60%的RP患者可以在這些基因中檢測到致病突變基因[3,10-11],60%以上的突變集中于6個基因,即CYP4V2、RHO、USH2A、RPGR、CRB1和RP2[3]。報道較多的致病突變基因可作為突變的鑒定依據(jù)。對一些突變報道很少的基因進一步開展遺傳學研究很有必要,對其臨床基因檢測要特別謹慎。已報道的部分RP基因也可能是錯誤的,尤其是一些有爭議的或突變報道極少的基因。并不是所有明確的RP致病基因突變都是致病的,包括少數(shù)既往反復報道的、或者在人類基因突變數(shù)據(jù)庫(Human Gene Mutation Database,HGMD)(http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php)
中記錄的突變基因。在RP患者突變檢測的同時分析特定突變在家系成員(尤其是父母)中的存在情況及其表型、對比特定類型突變在本民族人群及各數(shù)據(jù)庫的頻率、單個基因變異的系統(tǒng)梳理等均有助于提高臨床基因檢測的高效性。除了極少數(shù)幾個基因外,目前大多難以通過特征性表型如特異眼底改變來明確致病基因,因而對RP患者進行基因檢測通常需對一組或全部相關基因進行系統(tǒng)分析。需要特別指出的是,由于RPGR ORF15區(qū)域的高度重復性,不易為大多數(shù)二代捕獲測序覆蓋,造成假陰性。鑒于RPGR基因ORF15突變高發(fā)的情況,有必要針對該區(qū)域采取優(yōu)化捕獲。
3.2視錐細胞或錐桿細胞營養(yǎng)不良
3.2.1視錐細胞或錐桿細胞營養(yǎng)不良的臨床特點
目前我國尚缺乏視錐細胞或錐桿細胞營養(yǎng)不良(cone and cone rod dystrophy,CRD)的流行病學調查資料,歐洲的CRD發(fā)病率為1/40 000[12-13]。CRD表現(xiàn)為兒童期或成年早期進行性視力下降、畏光和色覺異常。疾病早期眼底檢查接近正常,或僅有黃斑區(qū)色素不均或不同程度的黃斑區(qū)萎縮。病變晚期出現(xiàn)整個視網(wǎng)膜脈絡膜萎縮及骨細胞樣色素沉著。疾病早期視野即可呈現(xiàn)中心暗點。病變早期ERG為視錐細胞功能受損。隨疾病的進展可逐步發(fā)展為視錐、視桿細胞功能的損傷。此外,眼底自發(fā)熒光、OCT、FFA可對CRD的診斷提供有用信息。
3.2.2 CRD的遺傳特點
CRD的遺傳方式有常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X性連鎖遺傳。目前已確定的單純性CRD致病基因有30余種,其中ABCA4為常染色體隱性CRD的主要致病基因[14],GUCY2D是常染色體顯性CRD的主要致病基因[15]。
3.3黃斑營養(yǎng)不良
3.3.1黃斑營養(yǎng)不良的臨床特點
黃斑營養(yǎng)不良(macular dystrophy,MD)主要包括青少年黃斑營養(yǎng)不良/眼底黃色斑點癥(Stargardt disease/fundus flavimaculatus, STGD1)、卵黃樣黃斑營養(yǎng)不良(Best vitelliform macular dystrophy,BVMD)及常染色體隱性卵黃樣變(autosomal recessive bestrophinopathy,ARB)等。MD多由于青少年視力進行性下降、色覺異常和中心暗點等引起注意。在疾病的不同階段眼底可出現(xiàn)相應的特征性改變,如黃斑區(qū)特征性黃色斑點或卵黃樣外觀。ARB患者可伴有閉角型青光眼。STGD早期ERG各波形正常,隨著疾病的進展逐漸出現(xiàn)視錐細胞或視錐細胞、視桿細胞功能異常,表現(xiàn)為明視ERG a、b波的異常或賊大混合光反應、暗視ERG和明視ERG a、b波的明顯異常。BVMD和ARB患者眼電圖(electro-oculogram, EOG)Arden 比值通常<1.5。眼底自發(fā)熒光、OCT及FFA對疾病的診斷有一定幫助。
3.3.2 MD的遺傳特點
MD的遺傳方式有常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X性連鎖遺傳。目前已確定的單純性MD致病基因有20余種,其中ABCA4是STGD1的先進致病基因[16],BEST1是BVMD的致病基因[17]。
3.4 Leber遺傳性視神經(jīng)病變
3.4.1Leber遺傳性視神經(jīng)病變的臨床特點
歐洲Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber’s hereditary optic neuropathy,LHON)的發(fā)病率為1/31 000~1/50 000[18-19],我國目前尚無LHON相關的流行病學調查資料。微痛、無誘因地雙眼先后或同時突發(fā)性視力下降是LHON的主要特征。約98%患者視力可降至0.1,但少有全盲者,部分患者視力可自行恢復。LHON可分為急性期和慢性期。LHON發(fā)病年齡從幾歲到幾十歲,男性青壯年者多發(fā),約50%的男性突變攜帶者和10%的女性攜帶者會發(fā)病。多數(shù)患者為急性發(fā)病,之后雙眼相繼視力下降者約75%,雙眼同時發(fā)生視力障礙者約25%,從視力下降到視力嚴重受損一般不超過8周。LHON急性期可見視網(wǎng)膜血管變形及充血、視神經(jīng)纖維層水腫、視網(wǎng)膜動靜脈迂曲擴張等, 但約20%的患者無上述表現(xiàn)。LHON的視野異常呈多樣性,中心暗點和旁中心暗點者多見。LHON的色覺障礙常為后天獲得性,紅綠色盲多見,病情好轉后色覺障礙也隨之改善。家系中未發(fā)病者如有色覺障礙應定期隨訪。視覺誘發(fā)電位(visual evoked potential,VEP)檢查有助于了解亞臨床型或隱匿型LHON患者的視功能狀況。
3.4.2 LHON遺傳特點
LHON通過線粒體屬母系遺傳,主要為男性發(fā)病,但未見其直接遺傳后代者。女性為遺傳基因攜帶和傳遞者,但本身很少發(fā)病[20]。母親將線粒體DNA傳遞給子女,但只有女兒將線粒體DNA傳遞給下一代。目前已發(fā)現(xiàn)18種基因突變與LHON有關,常見的3種為G11778A、G3460A和T14484C,90%以上的患者為此3種基因突變[21]。LHON屬典型線粒體遺傳性眼病,一代測序進行mtDNA突變篩查對大部分患者即可確診,是基因診斷的領先步。未檢測到突變基因時應排除假陰性結果(低于15% Sanger 測序可能測不出來)。排除假陰性結果后,需進行線粒體DNA環(huán)檢測。
3.5常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮
3.5.1常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮的臨床特點
常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮(autosomal dominant optic atrophy,ADOA)的發(fā)病率為1/10 000~50 000[22],主要表現(xiàn)為不同程度的視力下降,多在兒童期隱匿發(fā)病。ADOA的色覺障礙主要為藍黃色覺異常,視野缺損,通常表現(xiàn)為中心盲點性暗點。眼底檢查可見視盤顳側蒼白,病理改變主要表現(xiàn)為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(retinal ganglion cells,RGCs)凋亡和視神經(jīng)纖維丟失。圖形VEP記錄不到或峰時延長,圖形ERG N95波和P50波振幅比值降低。OPA1基因突變攜帶者OCT檢查提示神經(jīng)纖維層和RGCs層變薄。
3.5.2 ADOA的遺傳特點
ADOA是常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)疾病中賊常見的一種,外顯率為40%~90%[23],可表現(xiàn)為一種獨立的疾病,也可伴不同程度的聽力下降、白內障、眼外肌麻痹、上瞼下垂等。基因檢查顯示突變侯選位點包括OPA1(3q28-29)、OPA3(19q13.2-13.3)、OPA4(18q12.2-12.3)和OPA5(22q12.1-13.1)等,其中OPA1與OPA3位點均已克隆出相應的同名基因。ADOA家系或者散發(fā)病例多以OPA1基因突變?yōu)橹?。臨床上疑似ADOA時診斷的領先步可選擇一代測序篩查OPA1,未檢測到突變時應先排除假陰性結果,然后進行WES或WGS測序。
3.6 家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變
3.6.1家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變的臨床特點
家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變(familial exudative vitreoretinopathy,F(xiàn)EVR)是一種罕見的遺傳性玻璃體視網(wǎng)膜疾病,由Criswick等[24]于1969年新穎報道,目前國內外尚無明確的流行病學調查資料。FEVR進展緩慢,雙眼病情可呈不對稱發(fā)展,是導致青少年視網(wǎng)膜脫離的原因之一。FEVR臨床表現(xiàn)呈多樣性,輕者表現(xiàn)為周邊視網(wǎng)膜無灌注和新生血管,重者發(fā)生牽拉性視網(wǎng)膜脫離。根據(jù)病程特點可將FEVR分為3期:1期表現(xiàn)為玻璃體后脫離合并雪花狀混濁;2期為玻璃體膜增厚,周邊視網(wǎng)膜有新生血管及纖維膜形成;3期由于玻璃體纖維化和纖維血管增生而發(fā)生牽拉性或并發(fā)孔源性視網(wǎng)膜脫離。FEVR應與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變進行鑒別診斷,二者眼底表現(xiàn)類似,區(qū)別在于FEVR患者無早產(chǎn)史及出生后吸氧史。結合眼底檢查、FFA及家族史可明確診斷。
3.6.2 FEVR的遺傳特點
FEVR具有高度遺傳異質性,外顯率不有效,按照遺傳方式可分為常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳及X性連鎖遺傳,其中由單倍劑量不足引起的常染色體顯性遺傳模式賊為常見。目前已報道的致病基因包括LRP5、FZD4、TSPAN12、NDP、ZNF408和KIF11,其中前4種基因已被證實參與Wnt/Norrin信號通路轉導途徑,從而在視網(wǎng)膜血管生成過程中發(fā)揮重要作用[25]。Robitaille等[26]在FEVR并發(fā)小頭畸形家系中發(fā)現(xiàn)了KIF11基因突變,其在視網(wǎng)膜血管發(fā)育中的作用機制有待進一步研究。
3.6.3 FEVR基因檢測的關注點
對已報道的FEVR病例進行上述基因篩查可實現(xiàn)近40%的突變檢測陽性率[27]。疑似FEVR時診斷的領先步是通過NGS進行包含上述基因的panel測序篩查。未檢測到突變時應先排除假陰性結果,之后可進行WES或WGS測序。
3.7斜視與遺傳
3.7.1 斜視的臨床特點
從眼球運動角度可將斜視分為共同性斜視和非共同斜視。共同性斜視為常染色體顯性遺傳,已確定的相關基因位點位于4q23和7p22.1上,但致病基因尚未發(fā)現(xiàn)[28-29]。非共同性斜視中的先天性顱神經(jīng)發(fā)育異常綜合征(congenital cranial dysinnervation disorders,CCDDs)是一組先天性顱神經(jīng)核團、顱神經(jīng)以及眼外肌肌組織發(fā)育異常導致的疾病,包括眼外肌廣泛纖維化綜合征(congenital fibrosis of extraocular muscles,CFEOM)、Duane眼球后退綜合征(Duane retraction syndrome,DRS)等。CFEOM至少包括8種臨床表型和遺傳模式各異的亞型,典型的CFEOM臨床表現(xiàn)是1A 型,約占CFEOM的90%,臨床表現(xiàn)為雙眼位于外下轉位、上轉不過中線、雙上瞼下垂、雙眼上轉時出現(xiàn)異常集合運動等。此外,患者還有較大度數(shù)的散光和弱視。DRS主要表現(xiàn)為眼球外展受限或并發(fā)相對的內轉受限、眼球內轉時瞼裂縮小、眼球后退。
3.7.2斜視的遺傳特點
KIF21A基因突變與CFEOM1A和CFEOM3B有關,PHOX2A(或ARIX)基因突變與CFEOM2相關,TUBB3基因突變與CFEOM3A和CFEOM1B相關,TUBB2基因突變與CFEOM3A和伴有多腦回的CFEOM3型相關。DRS為常染色顯性遺傳,其中DRS1型約占77%,DRS2型約占8%,DRS3型約占15%。除發(fā)現(xiàn)CHN1基因突變與DRS2型斜視有關外,與DRS1型和3型有關的致病基因未發(fā)現(xiàn),只發(fā)現(xiàn)與DRS1型有關的基因位點位于8q13。
3.8 先天性特發(fā)性眼球震顫
3.8.1先天性特發(fā)性眼球震顫的臨床特點
先天性眼球震顫是指生后早期(通常為出生后3~6個月內)出現(xiàn)的非自主性、有節(jié)律的眼球往返運動。運動缺陷型眼球震顫又稱為先天特發(fā)性眼球震顫或嬰兒型眼球震顫,7%~30%的患者具有家族遺傳史,其中90%為X性連鎖遺傳,僅約10%為常染色體顯性遺傳。
3.8.2先天性特發(fā)性眼球震顫的遺傳特點
目前發(fā)現(xiàn)7個與先天性眼球震顫相關的致病基因位點,其中與常染色體顯性遺傳眼球震顫有關的致病基因為MANBA[30]。NYS1基因位于X染色體q26-q27,F(xiàn)RMD7基因為先天性特發(fā)性眼球震顫相關致病基因[31-32]。
3.9 眼瞼疾病與遺傳
典型的眼瞼遺傳疾病為先天性小瞼裂綜合征(blepharophimosis, ptosis and epicanthus inversus, BPES),臨床表現(xiàn)為上瞼下垂、小瞼裂以及反向內眥贅皮。除眼瞼征外,BPESI合并卵巢發(fā)育異常。BPES主要由FOXL2基因突變所致[33]。
3.10原發(fā)性先天性青光眼
3.10.1原發(fā)性先天性青光眼的臨床特征
原發(fā)性先天性青光眼(primary congenital glaucoma, PCG)(OMIM:231300)是由于胚胎期發(fā)育障礙,致使房角結構先天異?;蚺咛ソM織殘留,阻塞房水排出通道而導致眼壓升高,整個眼球不斷增大。約40%的先天性青光眼初生時即有青光眼表現(xiàn)。
3.10.2 PCG的遺傳特征
PCG以常染色體隱性遺傳賊為多見,目前已知的致病基因有2個,分別為CYP1B1和LTBP2。TEK基因突變也能夠引起常染色體顯性PCG。
3.10.3 PCG的基因檢測關注點
Sanger測序檢測單核苷酸突變及小片段插入/缺失突變,借助qPCR或MLPA檢測大片段插入/缺失突變。常染色體隱性遺傳及散發(fā)患者的檢測順序為:CYP1B1基因單核苷酸突變→CYP1B1基因插入/缺失突變→LTBP2基因單核苷酸突變→LTBP2基因插入/缺失突變;常染色體顯性遺傳患者應檢測TEK基因突變。未檢測到突變基因時應排除假陰性結果,然后可進行WES或WGS測序。
3.11 先天性白內障
3.11.1先天性白內障的臨床特征
先天性白內障是指在出生前后即已存在或在兒童期罹患的白內障。先天性白內障可表現(xiàn)為單純性白內障,也可伴發(fā)眼部及其他全身發(fā)育異常。
3.11.2先天性白內障的遺傳特征
約1/3的先天性白內障患者存在遺傳致病因素,遺傳模式包括常染色體顯性遺傳(占76%~89%)、常染色體隱性遺傳(約占7%)及性連鎖遺傳(占2%~10%)[34]。目前已知的致病基因超過30個[35-37]。
3.11.3先天性白內障的基因檢測關注點
先天性白內障患者的遺傳檢測可選擇:(1)靶基因捕獲測序設計并構建含有上述先天性白內障致病基因及其他可疑致病基因,或鑒別診斷相關基因的靶基因捕獲芯片,可參考Cat-Map數(shù)據(jù)庫(http://cat-map.wustl.edu/);(2) 目前先天性白內障的遺傳檢出率較低,仍有大量患者無法明確致病突變基因,這類患者可采用WES或WGS測序。
3.12 視網(wǎng)膜母細胞瘤
3.12.1視網(wǎng)膜母細胞瘤的臨床特點
新生兒視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma, RB)的發(fā)病率為1/20 000~1/15 000,無種族和地域差異[38]。白瞳癥是RB賊多見的初發(fā)癥狀,眼部B型超聲和眼眶CT檢查可發(fā)現(xiàn)眼內及眼眶內的占位病變,常伴鈣化斑[39]。
3.12.2 RB的遺傳特點
6%的RB患者為常染色體顯性遺傳,94%為散發(fā)病例。遺傳型患者多為雙眼發(fā)病,外顯率約為90%,由生殖細胞突變引起,變異存在于每個體細胞中;非遺傳型患者多為單眼發(fā)病,散發(fā)型,基因突變僅發(fā)生于視網(wǎng)膜細胞[40]。
3.12.3 RB的基因突變位點
RB的致病基因RB1屬于抑癌基因,位于染色體13q14,一對RB1等位基因同時缺失或突變即導致RB。1971年,Knudson等[41]提出二次基因突變假說,即領先次基因突變發(fā)生于生殖細胞中,所有體細胞均攜帶突變基因,第二次基因突變發(fā)生于視網(wǎng)膜細胞并導致腫瘤的發(fā)生;非遺傳型RB 2次突變均發(fā)生于視網(wǎng)膜細胞。此外,RB1的失活引起染色體不穩(wěn)定(chromosome instability,CIN)導致其他基因的改變可能是RB患者易發(fā)生其他部位原發(fā)性惡性腫瘤的原因之一[42]。除RB1基因的突變外,染色體核型分析及比較基因組雜交技術(comparative genomic hybridization,CGH)證實多種基因的重復或缺失參與RB的發(fā)生[43],包括染色體6q22.3的DEK和E2F3基因、染色體1q32.1的KIF14和MDM4基因、染色體2p24.3的MYCN基因、染色體13q32的miR-17~92cluster基因的重復突變及染色體16q21的CDH11基因的缺失突變等[44-47]。
3.12.4 RB的基因檢測關注點
一代測序篩查RB1可以確定70%~75%的RB患者,另有8%~16%為中、大片段插入/缺失。一代測序陰性可以通過qPCR、MLPA或者基因特異的微陣列檢測確定。通過以上檢測未發(fā)現(xiàn)致病基因變異時可進行WES或WGS測序[48]。
3.13 Leber先天黑矇
3.13.1 Leber先天黑矇的臨床特征
Leber先天黑矇(Leber congenital amaurosis,LCA)是一種嚴重致盲的遺傳性視網(wǎng)膜疾病,患兒在出生時或出生后不久即有嚴重的視力障礙,可伴有眼球震顫、黑矇瞳孔、畏光等。ERG各波記錄不到或者嚴重降低[49]。LCA的眼底表現(xiàn)多樣,存在一定的基因型-表型相關性[50-52]。
3.13.2 LCA的遺傳特征
目前確定25個基因與LCA發(fā)病相關,這些基因編碼的蛋白具有多種功能,能解釋約70%的病例。多數(shù)LCA患者為常染色體隱性遺傳,少數(shù)患者為常染色體顯性遺傳。西方人群中多見的致病基因為CEP290、GUCY2D和CRB1[53],而我們的統(tǒng)計結果顯示CRB1、GUCY2D和RPGRIP1是常見的致病基因,分別占23%、14%和10%[54]。
3.13.3 LCA的基因檢測關注點
LCA的遺傳檢測方案可選擇:(1)靶基因捕獲測序設計并構建含有上述LCA致病基因及其他可疑致病基因,或鑒別診斷相關基因的靶基因捕獲芯片。(2)單個基因檢測對于臨床表型具有明顯指向性的患者可用一代測序檢測可疑候選基因單核苷酸突變及小片段插入/缺失突變,用qPCR或MLPA檢測大片段插入/缺失突變。(3)對于靶基因捕獲測序陰性的患者可采用WES或WGS測序方法。
3.14 無脈絡膜癥
3.14.1 無脈絡膜癥的臨床特征
無脈絡膜癥(choroideremia,CHM)是一種X連鎖隱性遺傳視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良眼病,以進行性光感受器細胞、視網(wǎng)膜色素上皮及脈絡膜毛細血管萎縮為特征。國外文獻報道CHM患病率為1/50 000~1/100 000[55],我國尚無流行病學調查資料。男性患者兒童期即可出現(xiàn)夜盲,隨后出現(xiàn)進行性周邊視野缺損,病變累及黃斑時出現(xiàn)中心視力下降和色覺異常。眼底可見廣泛的脈絡膜萎縮以及對應區(qū)域的視網(wǎng)膜色素上皮萎縮。
3.14.2 CHM的遺傳特點
CHM致病基因為CHM基因,其編碼的REP-1蛋白參與細胞內囊泡轉運[56]。已報道的CHM基因突變有200余種。北京協(xié)和醫(yī)院的數(shù)據(jù)顯示,約85%的CHM基因突變歸結于無義/錯義突變、剪接突變、小片段缺失、小片段插入及小插入缺失,約20%的基因突變歸結于大片段缺失及大片段插入/重復[57]。此類突變很難被傳統(tǒng)的Sanger測序所發(fā)現(xiàn)。
3.14.3 CHM的基因檢測關注點
首先可借助Sanger測序對CHM基因的15個外顯子和外顯子-內含子結合區(qū)進行測序,未發(fā)現(xiàn)突變位點者可進一步用MLPA或qPCR檢測大片段突變[58]。上述檢測結果陰性者可采用WES或WGS測序方法。
3.15 視網(wǎng)膜劈裂癥
3.15.1 視網(wǎng)膜劈裂癥的臨床特征
視網(wǎng)膜劈裂癥(X-linked retinoschisis,XLRS)是一種X性連鎖隱性遺傳的視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良疾病,國外文獻報道其患病率為1/5 000~1/20 000[59],我國尚無流行病學資料。男性患者兒童期即可出現(xiàn)視力下降,但視力下降的程度差異大,多數(shù)患者的視力為0.15~0.30。XLRS的典型眼底特征包括黃斑輪輻樣改變(黃斑劈裂)和周邊視網(wǎng)膜劈裂。視網(wǎng)膜劈裂主要發(fā)生于視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層,OCT檢查可確定劈裂程度。XLRS患者ERG呈負波形,即a波振幅正?;蜉p度下降,b波振幅明顯下降。XLRS可并發(fā)玻璃體出血和視網(wǎng)膜脫離,加重視力下降。
3.15.2 XLRS的遺傳特點
XLRS致病基因為RS1基因,主要在視網(wǎng)膜光感受器細胞和雙極細胞中表達,其編碼的retinoschisin蛋白與細胞黏附和細胞間的相互作用有關,在維持視網(wǎng)膜結構和功能的完整性方面起重要作用[60]。目前已報道RS1基因的相關變異有200余種,其中約81%的變異為錯義變異,其他變異類型包括無義突變、小片段缺失插入和大片度重復[61]。
3.15.3 XLRS的基因檢測關注點
首先可借助Sanger測序對RS1基因的6個外顯子和外顯子-內含子結合區(qū)進行測序,未發(fā)現(xiàn)變異者可進一步用MLPA或qPCR檢測大片段變異。上述檢測結果陰性的患者可采用WES或WGS測序方法。4 眼遺傳病基因檢測的意義
眼遺傳病基因檢測的意義在于多數(shù)眼遺傳病是嚴重不可逆的致盲眼病,患者罹患后終生受累。無論父母有無該病,其同胞及后代均有發(fā)病的風險。若能通過基因檢測確定致病基因及其突變則可以:(1)協(xié)助明確診斷,排除其他相關疾?。唬?)了解疾病的基因特異自然病程,指導患者提前進行相關學習和生活技能的培訓,對可能的并發(fā)癥采取針對性防治措施;(3)以此為指標開展遺傳咨詢和生育指導,避免再發(fā)風險;(4)患者有可能及時參與針對該基因突變的基因治療。
聲明:本共識涉及的內容與任何相關的檢測公司、診斷設備廠商及銷售商不存在任何經(jīng)濟利益
參與共識意見形成的專家小組成員:
姚鳳霞 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院臨床遺傳學實驗室
李楊 首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院 北京市眼科研究所
李寧 東北京市兒童醫(yī)院
王慧 杭州師范大學生命與環(huán)境科學學院
肖銳 美國貝勒醫(yī)學院遺傳學系
羅學廷 上海市領先人民醫(yī)院
金子兵 溫州醫(yī)科大學附屬眼視光醫(yī)院
趙晨 復旦大學眼耳鼻喉 醫(yī)院
陳睿 美國貝勒醫(yī)學院遺傳學系
張清炯 廣州中山大學中山眼科中心
睢瑞芳 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院眼科 中國醫(yī)學科學院罕見病研究中心
什么時候應當做眼科遺傳病基因檢測?
到哪兒做眼科遺傳病基因檢測?
眼科遺傳病基因檢測項目和流程
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