【佳学基因检测】辅酶 Q10 基因突变基因检测找到色素性视网膜炎的发病原因

来源：眼科基因检测
作者：佳学基因检测
时间：2024-04-03 11:35
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【佳学基因检测】辅酶 Q10 基因突变基因检测找到色素性视网膜炎的发病原因。在一些研究患者中测定了人血浆中 CoQ10 的状态。来自12个无关家族的13个个体在基因中携带候选致病基因型：PD

【佳学基因检测】辅酶 Q10 基因突变基因检测找到色素性视网膜炎的发病原因

佳学基因眼科基因检测导读：

本病例多案例分析是为了解码遗传性视网膜营养不良中辅酶 Q10 (CoQ10) 生物合成途径的缺陷。患有遗传性视网膜营养不良 (IRD) 的个体接受了外显子组或基因组测序，以对其病情进行分子诊断。经过阴性遗传性视网膜营养不良 (IRD) 基因组分析后，鉴定出携带 CoQ10 生物合成途径基因双等位基因变异的患者。从医疗记录中收集临床数据。根据家族基因组测序（GS）数据和直接桑格测序对含有相同错义变异的单倍型进行了表征。使用 Oxford Nanopore Technologies 单分子测序对候选剪接变体进行了疾病表现、临床特征建库分析。在一些研究患者中测定了人血浆中 CoQ10 的状态。来自12个无关家族的13个个体在基因中携带候选致病基因型：PDSS1、COQ2、COQ4和COQ5。 PDSS1 变体 c.589 A > G 在来自三个不相关家族的三个受检者中被发现，可能是祖先单倍型。三种变体（PDSS1 c.468-25 A > G、PDSS1 c.722-2 A > G、COQ5 c.682-7 T > G）被证明会导致隐秘剪接。 6 名患者被诊断患有非综合征性色素性视网膜炎，7 名患者有其他临床症状。这一基因解码提供了 CoQ10 生物合成途径基因缺陷在某些情况下导致非综合征性视网膜色素变性的证据。规范剪接位点之外的内含子变异代表了疾病的重要原因。 RT-PCR 纳米孔测序可有效表征这些剪接缺陷。

眼科致病基因鉴定基因解码立项依据

辅酶 Q10 (CoQ10)，也称为泛醌，是一种脂溶性分子，在所有系统的线粒体内膜中合成，在高能量需求组织（如肝脏、心脏、肾脏、肌肉和眼睛）中表达较高。 CoQ10 是 ATP 合成过程中沿着线粒体呼吸链从复合物 I、复合物 II 到复合物 III 的重要电子载体。因此，辅酶Q10的缺乏会导致呼吸链功能障碍。原发性辅酶 Q10 缺乏症是由对辅酶 Q10 生物合成很重要的核基因中的双等位基因致病变异引起的。迄今为止，具有可变临床表现的疾病与PDSS1 (MIM #607429), PDSS2 (MIM #610564), COQ2 (MIM #609825), COQ4 (MIM #612898), COQ6 (MIM #614647), COQ8A (MIM #606980), COQ8B (MIM #615567), COQ9 (MIM #612837)的致病变异之间存在明确的关系。辅酶 Q10 缺乏症的临床表型表明，在许多病例中，视网膜病变可能是综合征表型的一部分。最近的一项研究报告称，携带双等位基因 COQ2 变异的一个家庭的受影响成员会出现不涉及神经系统的肾病和视网膜病。

目前以数据库比对为基础的针对遗传性视网膜营养不良 (IRD) 的基因检测策略未能在相当大比例的病例中找到疾病的发病原因，这表明先前未识别的含有致病变异的基因仍有待识别。然而，基因组测序 (GS) 和对基因组变异的公正询问提供了无与伦比的机会来检测基因组中未表征的基因和非编码区域中的变异，从而导致以前未知的基因/疾病关联（例如 HGSNAT 中的变异与非综合征性视网膜变性）。在此，佳学基因眼科致病基因鉴定查原因阻遗传课题组对先前未解决的遗传性视网膜营养不良 (IRD) 患者进行全基因组和外显子组分析的结果，并报告了来自 12 个家族的 13 名个体在 CoQ10 生物合成途径基因中具有双等位基因候选变异，表明该途径的缺陷代表了先前未报告的非综合征性视网膜病变机制。

眼科致病基因鉴定基因解码基因检测得到了什么其他机构无法得到的结果

眼科致病基因鉴定基因解码报告了一组 CoQ10 生物合成途径基因中携带双等位基因候选致病性变异并被诊断为伴有或不伴有眼外疾病（听力损失、心脏病、肾脏疾病）的色素性视网膜炎的患者的临床和遗传学基因测序结果，此类基因缺陷代表了 6 个个体（家族 6、8、9、10、11）中非综合征性视网膜病变的机制。在这个病例系列中，除一名受试者外，所有测试个体的血浆辅酶 Q10 水平均未改变，这可能表明这些辅酶 Q10 生物合成途径缺陷的影响是轻微的，尽管人们认识到血浆水平是细胞内辅酶 Q10 缺乏的不良指标。此外，眼科基因解码基因检测证明了 ONT 测序的实用性，可以详细表征非规范和规范剪接位点变体的异常剪接结果，其中 RT-PCR 产物的简单琼脂糖凝胶分析无法提供信息，这意味着桑格测序无法轻松进行。单分子测序的优点是可以为文库制备中捕获的 RT-PCR 扩增子的每个分子生成单个读数，而不是必须达到检测阈值（琼脂糖凝胶条带）或扩增子混合的信号累积测序（RT-PCR 反应的桑格测序）。

迄今为止，CoQ10 生物合成途径基因中的双等位基因变异已被报道可导致原发性辅酶 Q10 缺乏，通常与多系统受累相关，最近才被证明显示视网膜受累。尽管如此，最近的一项研究报告称，在携带双等位基因 COQ2 变异的家庭中，出现了没有神经系统表现的肾病和视网膜病。在佳学基因收集的患者队列中，在四个 CoQ10 生物合成途径基因中鉴定出候选双等位基因型：PDSS1、COQ2、COQ4 和 COQ5。

先前描述 PDSS1 疾病临床特征的报告强调视神经萎缩和感音神经性听力损失是所有病例的主要特征。有趣的是，这些报告均未表明眼科评估出现视网膜色素变化，并且受影响的个体均未表现出视神经萎缩的体征和症状。先前报告病例的平均检查年龄为 14 岁，因此可能尚未出现视网膜病变。在致病基因鉴定基因解码的检测分析，携带候选致病性 PDSS1 基因型的个体报告视觉症状时的平均年龄为 28 岁，其中一些个体由于保留中心视力而没有报告症状（直到直接询问）。此外，视网膜变化可能非常轻微，如果没有详细的眼底检查和多模态成像，可能会被遗漏。

这是一种新兴现象，无偏测序研究揭示了轻度或低效错义等位基因，导致非综合征性视网膜病变或减弱的综合征表型，其中主要视网膜参与先前已知的与综合征性疾病相关的基因。 PDSS1 c.589 A > G p.(Lys197Glu) 变异在我们研究队列中的三个不相关个体中发现。尽管之前被分类为可能良性，但基因解码在所有病例中都观察到了可能的 LOF 变异的反式变异，这可能表明该变异可能是轻微的，并且只有在具有无效等位基因的反式变异时才具有致病性，类似于 ABCA4 视网膜病变的情况，其中常见的 c.5603 A > T p.(Asn1868Ile) 变异仅被认为会导致具有严重反等位基因的反式疾病。尽管如此，基因解码基因检测证明了可能存在这种变异的祖先单倍型，因此不能排除其他变异可以解释或修改等位基因致病性的可能性，与gnomAD数据集中观察到的潜在不同单倍型相比。

COQ5 基因中发现了三个不同的变异。据《眼科疾病与其基因突变》，与该基因单核苷酸变异相关的孟德尔病以前尚未报道过。基因解码的分析表明，两个不相关的家族中 COQ5 功能降低与视网膜病变之间存在明确的关系。值得注意的是，之前的一份报告显示，3 名受影响的兄弟姐妹存在 COQ5 基因 3' 端的纯合部分串联重复，并患有不同程度的小脑性共济失调、脑病、全身强直阵挛性癫痫发作和认知障碍。

由于 COVID-19 大流行造成的限制，我们无法获得肌肉活检或成纤维细胞样本来测量 CoQ10 水平。然而，基因解码基因检测收集了血液样本来研究血浆 CoQ10 水平。这表明一名患有肾脏和视网膜疾病的人的 CoQ10 水平严重下降。在来自家族 6 II:1 的另外一名个体中观察到了临界降低（195.45，参考范围 227–1432nmol/L），而其余个体的 CoQ10 水平正常。如果没有可用的成纤维细胞或肌肉活检，解释这些发现很困难，因为血浆 CoQ10 测量结果可能无法真正代表 CoQ10 生物合成途径产生的细胞内 CoQ10 水平，因为大多数人通过均衡饮食获得足够水平的 CoQ10，因此很难得出任何结果。根据在除一名个体之外的所有人中观察到的正常水平得出的结论。所有研究参与者均未补充 CoQ10。因此，如果可能的话，将尝试在肌肉活检或成纤维细胞中测量 CoQ10 细胞内水平，以更好地反映酶促产生的 CoQ10 水平。

辅酶 Q10 类似物是治疗原发性线粒体疾病患者的一种有前途的方法，并且已经表明，原发性辅酶 Q10 缺乏症患者对辅酶 Q10 补充剂有反应。重要的是，已证明衰老会导致视网膜中 CoQ10 水平降低。这种下降可能导致视网膜内 ATP 生成减少以及抗氧化能力下降，这可能会导致视网膜变性的进展。值得注意的是，RP25 患者的房水和血清中的总抗氧化能力较低。因此，CoQ10 生物合成基因缺陷导致的 ATP 生成能力降低可能代表了这些情况下 RP 的机制。

然而，辅酶 Q10 补充疗法的主要限制是辅酶 Q10 无法穿过被诊断患有线粒体眼病的患者的血脑屏障。然而，新一代醌类似物艾地苯醌能够穿透中枢神经系统组织，并通过绕过有缺陷的线粒体呼吸链复合物 I 并将电子直接传输至复合物 III 来改善能量供应。治疗试验提供了令人信服的证据，表明口服艾地苯醌可以有效防止患有另一种线粒体眼部疾病 - 莱伯遗传性视神经病 (LHON) 的患者进一步视力丧失，甚至视力恢复。鉴于我们研究中观察到的非综合征性视网膜表型，未来考虑辅酶 Q10 补充剂的替代品将是有用的。

总之，我们描述了 CoQ10 生物合成途径的基因缺陷，这些缺陷导致之前未报道的与非综合征性视网膜病变的关联。基因组测序基因检测（GS）是一种强大的工具，使科学家能够通过询问所有基因和内含子区域，对以前未解决的病例进行可能的分子诊断。使用 RT-PCR 和 ONT 测序，基因解码基因检测能够详细表征剪接改变变体的影响，而 RT-PCR 产物的简单琼脂糖凝胶分析无法提供信息。在眼部遗传小组（包括研究视神经萎缩和视网膜病变的小组）中应考虑辅酶 Q10 生物合成途径基因。