遗传性皮肤病致病基因的染色体定位与突变研究

发布时间：2020-07-03 06:58

【摘要】： X-连锁隐性鱼鳞病(X-linked ichthyosis, XLI)是一种发病率相对较高的遗传性皮肤病,其致病基因STS的全长缺失在所有患者中出现的几率高达90%以上,在所有单基因病中居首位。因此,从研究XLI患者STS基因缺失入手是研究单基因遗传病致病基因缺失发生机制的适宜切入点。本文对3例XLI患者进行了基因缺失研究。先天性全身性毛发增多症是一种极为罕见的遗传病,其致病基因及发病机制目前尚未明了。研究其发病机制对于揭示毛囊的发育及毛发生长调控具有重要的意义,同时能够为临床脱发的治疗提供宝贵的线索。本文对一患有先天性全身性毛发增多症伴脊柱侧弯及神经管缺陷的家系进行了致病基因精细定位和候选基因突变筛查研究。第一部分X-连锁隐性鱼鳞病基因缺失区域的研究 x-连锁隐性鱼鳞病(XLI) (MIM,308100)在男性活产婴儿中的发病率约为1／6000,其主要临床表现为皮肤黄褐色或污黑色大片鱼鳞样鳞屑形成,通常对称分布,以四肢伸侧,特别是下肢为重。其它少见表现还包括角膜浑浊、隐睾及智力发育迟缓等。XLI的致病基因为编码类固醇磷酸酯酶的基因STS,其全长范围的缺失出现在90%以上的XLI患者中,使得该病成为出现全长缺失率最高的单基因遗传病。STS基因位于Xp22.3-Xpter,该区域与Y染色体存在高度同源性。最初报道的STS缺失发生机制为X-Y染色体易位；之后的研究发现,STS缺失主要为染色体内部缺失,并且在STS基因附近存在中等长度重复序列,故减数分裂非等位基因同源重组可能是引起缺失的主要原因,但目前对STS基因缺失断裂点克隆的报道仅有3例。包括STS基因在内的缺失常累及附近多个基因,导致由多个临近基因功能缺陷引起的表型,从而产生Xp22.3邻近基因缺失综合征(Xp22.3 contiguous gene deletion syndrome)。与Xp22.3邻近基因缺失综合征相关的基因包括身材矮小症基因(SS),X-连锁隐性点状骨骺发育不良基因(CDPX),X-连锁智力发育迟缓基因(MRX),类固醇磷酸酯酶基因(STS)及X-连锁隐性Kallmann综合征致病基因(KAL1)。本研究对象为3个不同XLI家系的患者。家系1中的患者除皮肤改变外,同时具有生殖系统发育异常,表现为隐睾及阴茎短小。我们首先对其STS基因缺失进行检测,通过设计针对STS基因10个外显子的X-Y染色体同源引物进行PCR扩增的方法,检测到该患者存在STS基因全长缺失。对家系一名表型正常的女性进行了携带者状态检查,排除了其携带致病突变的可能,其妊娠后无需进行产前诊断。针对家系1中患者基因缺失进行的缺失断裂点初步定位表明其缺失范围为2.4Mb,包括了STS基因和邻近的KAL1基因。结合先证者生殖系统表现,将其诊断为XLI伴X一连锁隐性Kallmann综合征,属于Xp22.3邻近基因缺失综合征患者。我们通过进一步断裂点精细定位,并采用gap-PCR方法对该患的缺失断裂点进行了成功克隆。断裂点附近序列分析表明,在缺失断裂点两端不存在明显的同源序列,提示重组发生的机制应为非同源DNA末端连接。另外2个家系的XLI患者DNA由合作单位提供。他们都表现为单纯的皮肤改变,并已被证实存在STS基因的全长缺失。对其缺失断裂点进行了初步定位表明,两名患者的缺失断裂点均位于已知的热点区域,缺失范围约为1.7Mb。进一步精细定位发现缺失的上下游断裂点范围内分别包括两个高度同源的中等长度重复序列,提示重组发生于该序列内且重组发生的机制为非等位基因同源重组。总之,本研究对3例XLI患者的基因缺失进行了断裂点的精细定位,并对其中一名患者的缺失断裂点进行了克隆。研究提供了一种新的STS基因缺失PCR检测方法。研究结果表明,其中一名患者同时存在STS和KALl基因的缺失,兼有XLI和X一连锁隐性Kallmann综合征的表型,诊断为Xp22.3邻近基因缺失综合征,为国内首例报道的该综合征患者。断裂点精细定位及克隆结果表明,XLI中基因缺失包括非同源DNA末端连接和非等位基因同源重组两种机制。第二部分先天性全身性毛发增多症致病基因的定位克隆研究毛发增多症指毛发在体表非雄性激素依赖为主,且独立于年龄、种族和性别的过度生长。先天性全身性毛发增多症是一种罕见的毛发增多症类型,在人群中的发病率约为十亿分之一。X-连锁先天性全身性毛发增多症(MIM,307150)是毛发增多症的一种类型,主要表现为全身性毛发增多并伴有牙齿发育异常及耳聋。目前全世界已报道的家系仅有两个墨西哥大家系,均定位于Xq26-27之间,但尚未发现其致病基因。研究毛发增多症发生的原因对了解毛发发育机制及临床脱发的治疗都具有重要的意义。脊柱裂由胚胎发育第三周神经板发育过程中,神经管闭合缺陷引起,它是最常见的神经管缺陷类型,发病率约为1／1,500-2,000,是仅次于先天性心脏病的第二大出生缺陷。据估计,遗传因素在神经管闭合发生中约占60%的比重。目前虽有多例染色体异常或单基因遗传病伴有神经管缺陷的报道,但尚未发现明确的神经管缺陷的致病基因。先天性脊柱侧弯指由于胚胎期椎体发育异常引起的脊柱向侧方弯曲。其病因不明,但受遗传因素与环境共同影响。尽管多种小鼠模型具有先天性脊柱侧弯的表现,但在人类尚未发现其致病基因。本文以一中国汉族家系为研究对象进行了致病基因定位克隆研究。家系中患者的主要表现为先天性全身性毛发增多伴脊柱裂及先天性脊柱侧弯。家系中女性患者明显较男性患者受累轻,仅表现为轻度毛发增多。本家系表型属于一种新的有先天性全身性毛发增多表现的遗传综合征。我们对家系成员进行致病基因与微卫星标记的两点连锁分析,最终将致病基因定位于Xq26.3-27.2约5.6 Mb的范围。突变筛查针对连锁范围内所有已知基因外显子(25个基因,222个外显子)、假基因外显子(25个基因,41个外显子)、部分高度保守的非编码序列(54个)、非编码RNA序列(3个)及部分生物信息学预测的转录因子结合位点序列(6个)进行,结果未发现致病突变。为确定候选基因附近是否存在缺失,我们在候选基因FGF13两侧PCR扩增一定间隔的短序列(162个),并比较正常人与男性患者的扩增结果,并未发现扩增的短序列存在缺失。此外,我们还提取了患者皮肤成纤维细胞及皮肤组织RNA进行针对部分候选基因转录本的RT-PCR扩增,比较患者与正常人之间候选基因表达是否存在差异,结果未发现显著差异。对家系孕13.5周女性成员进行了产前基因诊断,单体型分析结果表明,胎儿继承了母亲与致病基因连锁的染色体片段,为男性患儿。总之,本研究报道了一种新的遗传综合征,患者主要表现为先天性全身性毛发增多伴脊柱裂及先天性脊柱侧弯。通过两点连锁分析,将致病基因定位于Xq26.3-27.2约5.6Mb范围内,表明该染色体区域存在与先天性毛发增多及神经管缺陷相关的致病基因。对连锁范围内进行的系统突变筛查,没能发现致病突变。因此,还需要在连锁区域内进一步排查其它类型(如DNA拷贝数变异)的突变。
【学位授予单位】：中国协和医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R758.5

【参考文献】