一个非综合征型少牙畸形家系的临床及分子遗传学分析

发布时间：2020-09-30 17:15

　　背景先天性缺牙是人类常见的牙齿发育异常性疾病之一,其发病率约为1.6～20%,多发生于第三磨牙,其次为第二前磨牙和侧切牙。按是否伴发系统性疾病,可分为综合征和非综合征两种类型。临床上较为常见的为个别牙缺失(小于6颗),称为牙齿发育不全(hypodontia,OMIM 106600,以下均不包括第三磨牙)。当缺牙数目大于6颗时,称为少牙畸形(oligodontia,OMIM 604625),它在白种人中的发病率约为1.1%,可以单独发病,也可以和其他系统性疾病伴发。全口无牙较为少见,它通常是综合征的临床表现之一。目前的研究表明,有家族史的少牙畸形呈单基因病的特点,可表现为常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传和X连锁遗传。该病有两个较为明确的致病基因,分别是定位于染色体4p16.1～16.3的MSX1 (msh homeobox 1)基因和定位于染色体14q12～13的PAX9(paired box 9)基因,它们均编码转录因子,在牙齿发育过程中起调控作用。1996年,Vastardis等首先发现MSX1基因突变造成了人类牙齿的选择性缺失;2000年,Stockton等报道了第一个PAX9基因突变与大量磨牙先天性缺失相关。迄今为止,与先天性缺牙相关的MSX1和PAX9基因突变已经达20多个(http://www.hgmd.org/)。基因型-表型相关性分析表明, MSX1基因突变家系的临床表现包括非综合征型和综合征型,唇腭裂为常常合并出现的畸形,累及的牙齿以第二前磨牙和第三磨牙为主;PAX9基因突变的家系主要表现为非综合征型,以磨牙缺失较为常见。随着分子生物学实验技术的不断进步,对人类遗传性疾病的研究更加深入。目前,在先天性缺牙的遗传学研究领域,多数是基于家系以进行候选基因的突变筛选研究,其数据大多来自欧美,突变多集中于MSX1和PAX9基因。先天性缺牙在中国人中的发病率较高,但是相关的遗传学研究进展较少,因此收集更多的家系筛选基因突变,并进行基因型-表型分析,对于提高中国人先天性缺牙的认识具有非常重要的意义。目的分析一个中国汉族非综合征型少牙畸形家系的临床及遗传特征,并检测基因突变情况,为正确理解先天性缺牙的遗传学发病机制提供实验依据。方法收集先天性缺牙家系,设计调查表,调查家系家族史等资料;对家系成员进行全身检查和口腔专科检查,拍摄曲面断层片;分析家系的临床资料,总结其临床特征;同时整理家族史等资料,绘制系谱图,做遗传特征分析;在知情同意的前提下,抽取先证者和部分家系成员的外周血标本,提取全血基因组DNA;针对PAX9和MSX1基因设计特异性的引物,采用聚合酶链式反应(PCR)结合DNA直接双向测序的方法,检测了该家系中7例患者及7例表型正常者和100例无亲缘关系健康个体的基因突变;查阅CBM和Pubmed比对信息,排除多态性,以确认突变;应用生物信息学预测突变对功能的影响。结果该家系表现为常染色体显性遗传,且该病在家系中外显率较高。家系患者的临床特征为非综合征型多数牙缺失、牙齿形态发育异常和牙齿异位、间隙及牙合关系异常,牙齿缺失以第二前磨牙和第三磨牙为主。基因检测结果显示,MSX1基因的内含子1的3’上游2bp处存在一个新的替代突变IVS1-2AG (451AG),使内含子1的剪切受体位点发生改变。该突变未在家系内正常人及无亲缘关系的健康对照中出现。对PAX9基因的检测未发现异常序列。生物信息学预测结果显示,该突变使MSX1基因正常的剪切位点消失,突变可能引起了蛋白质产物的结构变化。结论 1.该家系为常染色体显性遗传; 2.家系内患者的临床特征以第二前磨牙及第三磨牙先天缺失较为常见; 3.中国人MSX1基因突变可引起家族性少牙畸形,IVS1-2AG为一个新的突变; 4.该突变扩大了先天性缺牙的基因突变谱,为进一步理解先天性缺牙的遗传学发病机制奠定了基础。
【学位单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：R781
【部分图文】：

界面图,界面,4℃保存,备份保存

加入 100μlDNA 溶解液，65℃水浴 1 小时使 DNA 充分溶解。将 DNA 溶液置于 4℃保存备用。.1.3 基因组 DNA 的备份保存及模板 DNA 的配制：用分光光度计测 DNA 原液的纯度和浓度，并分装成 2～3 管，一份放至箱保存，剩余的放至 20℃和 4℃保存以做 DNA 检测分析。根据 DNA 原液浓度配成浓度为 50ng/μl 的模板 DNA。.2 MSX1 和 PAX9 基因引物设计参照文献设计及用 Primer5.0 软件自行设计扩增 MSX1 和 PAX9 基因编码翼区域的引物。.2.1 MSX1 和 PAX9 基因的序列获取在NCBI的网页（http://www.ncbi.nlm.nih.gov）输入该基因的名称，可得到因的mRNA序列（图1）。

界面图,界面,基因组序列,外显子

图2 Human BLAT Search界面Fig 2 The interface of Human BLAT Search 采用Primer 5.0进行引物设计据基因mRNA序列与基因组序列的Human BLAT Search的结果，采用引Primer 5.0，将含有外显子及外显子/内含子交界处的基因组序列输入件中（图3）。根据序列长短、合适的起始及终止位置限定设计条件，中挑选合适的引物。考虑到测序结果的准确性和测序仪器的误差，以内含子交界50个碱基以内序列可能影响mRNA剪切，一般要超出目标序100bp左右。物设计主要针对基因的编码区及其侧翼区域进行，设计参照以下原则物的长度控制在16～24 bp。

界面图,引物设计,界面,外显子

图3 Primer5.0引物设计界面Fig 3 The interface of Primer 5.0表 1 MSX1 基因的引物序列Tab 1 Primer sequences of MSX1 gene used for PCR外显子引物(5’ - 3′) 扩增产物长度(bp) 退火温度（℃1 aF: CTGGCCTCGCCTTATTAGCR: CTTCTGGCAGCTTGAGGAGT661 581 bF: AGTGTCCCCTTCGCTCCTR: CTTCTGGCAGCTTGAGGAGT227 582F: ACTTGGCGGCACTCAATATCR: TGTGAGGGTTAAAGGGAAGG669 58

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