【佳学基因检测】用病例说明早衰症基因检测是怎么做的？

做过多少例早衰症基因检测？

迄今为止，佳学基因共检测、收录了22例早衰综合征，其临床特征和基因型见下表。其中以LMNA基因突变引起的MADA或HGPS最为常见（72.7%） ，其次是POLD1基因突变引起的MDPL（22.7%），而MADB仅1例，脑影像学检查显示典型的枕骨骨化失败。 LMNA基因核纤层蛋白A的终产物是由核纤层蛋白A前体蛋白(核纤层蛋白A的前体蛋白)经过一系列剪切加工形成的，再经过ZMPSTE24酶的法呢基化、水解等一系列过程，形成成熟的核纤层蛋白A。 核纤层蛋白是核结构支架的一部分，在细胞核的结构和功能中发挥着重要作用。 当LMNA或ZMPSTE24基因突变时，可导致前核纤层蛋白A的毒性积累，导致多种类型的早衰核纤层蛋白病。 疾病的严重程度主要与prelamin A积累的程度有关。

早衰患者病例临床资料

病例编号	形式	性别	发病 年 龄 （症状）	基因型	表型
P1	MADA	女性	10m （斑驳色素沉着）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、脱发、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、骨骼异常、吞咽困难、便秘
P2	MADA	女性	12m （斑驳色素沉着）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、脱发、身材矮小、皮肤异常、A型脂肪营养不良、骨骼异常、吞咽困难、肌源性损伤
P3	MADA	男性	8m （肌强直）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、A型脂肪营养不良、骨骼异常、肌源性损伤、肌张力亢进
P4	MADA	男性	1岁 （斑驳色素沉着过度）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、皮肤异常、B型脂肪营养不良、骨骼异常、双侧颈内动脉迂曲旋转
P5	MADA	女性	4m （脱发）	LMNA c.1579C>T （p.R527C），c.1583C>T （p.T528M）	下颌发育不全、早衰脸、脱发、皮肤异常、A型脂肪营养不良、骨骼异常
P6	MADA	男性	6m （脱发）	LMNA c.1579C>T （p.R527C），c.1583C>T （p.T528M）	下颌发育不全、早衰脸、脱发、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、骨骼异常
P7	MADA	男性	出生时 （斑驳色素沉着过度）	LMNA c.1579C>T （p.R527C），c.1580G>A （p.R527H）	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、皮肤异常、脂肪营养不良、骨骼异常
P8	MADA	女性	1岁 （生长不良）	LMNA (hom) c.1580G>A (p.R527H)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、骨骼异常、生长激素缺乏、轻度肌肉张力亢进
P9	MADA	男性	不适用	LMNA (hom) c.1580G>A (p.R527H)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良
P10	HGPS	男性	1m （硬皮病皮肤）	LMNA (hem) c.1824C > T (p.G608G)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、脂肪营养不良、 骨骼异常、脑梗塞（4年）
P11	HGPS	男性	20天（硬皮病皮肤）	LMNA (hem) c.1824C> T (p.G608G)	下颌发育不全、早衰脸、脱发、皮肤异常、脂肪营养不良、骨骼异常、脑梗塞（8y6m）、双侧髋关节发育不良
P12HGPS		男性	1m（硬皮病皮肤）	LMNA (hem) c.1824C> T (p.G608G)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、脂肪营养不良、骨骼异常
P13	AHGPS	男性	2m （脱发）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、脱发、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、 骨骼异常、心肌缺血
P14	AHGPS	女性	4m （脱发）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	脱发、身材矮小、皮肤异常、脂肪营养不良、 骨骼异常
P15	AHGPS	女性	5m （关节皮加厚）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、 骨骼异常、左心室肥大、三尖瓣和肺动脉瓣轻度反流
P16	AHGPS	男性	6m （脱发）	LMNA (hom) c.1579C>T (p. R527C)	下颌发育不全、早衰脸、脱发、皮肤异常
P17	MADB	女性	2岁 （生长不良）	ZMPSTE24 c.743C>T (p.P248L)，损失1(EXON:1-10)(全部)	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、 骨骼异常、枕骨骨化缺陷、高尿酸血症、外耳廓畸形
P18	MDPL	女性	3岁 （生长缓慢）	POLD1 （hem） c.1812_1814del （p.S605del）	下颌发育不全、早衰脸、身材矮小、B型脂肪营养不良、感音神经性听力损失（10岁）、月经推迟
P19	MDPL	女性	7岁 （生长缓慢）	POLD1 （hem） c.1812_1814del （p.S605del）	下颌发育不全、早衰脸、皮肤异常、B型脂肪营养不良、乳房发育不良、脂肪肝、结膜毛细血管扩张、感音神经性听力损失（25岁）
P20	MDPL	女性	3岁 （生长缓慢）	POLD1 （hem） c.1812_1814del （p.S605del）	下颌发育不全、早衰脸、身材矮小、A型脂肪营养不良、胰岛素抵抗、脂肪肝、感音神经性听力损失(14y7m)
P21	MDPL	女性	4岁 （生长缓慢）	POLD1 (hem) c.3185A>G p.(Q 1062R)	下颌发育不全、早衰脸、A型脂肪营养不良、感音神经性听力损失（6岁）
P22	MDPL	男性	NA，21 岁时出现糖尿病	POLD1 （hem） c.3199G>A （p.E1067K）	下颌发育不全、早衰脸、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、糖尿病、高脂血症、颈动脉增厚伴斑块、脂肪肝、生发发育不全
P23	MADaM	女性	5m （生长不良）	MTX2 (hom) c.378 + 1G > A	下颌发育不全、早衰脸、毛发稀疏、身材矮小、皮肤异常、B型脂肪营养不良、骨骼异常、转氨酶升高、肾脏受累、高血压、高脂血症、低丙种球蛋白血症

MADA 和 HGPS 都是由 LMNA 基因突变引起的。 MADA 的遗传方式为常染色体隐性遗传，通常由 LMNA 纯合或复合杂合突变引起。 之前的报告表明 p.R527H 是最常见的突变 。 然而，对中国早衰患者的基因分析显示，LMNA基因pR527C纯合突变是最常见的突变，推测R527C是中国MADA患者的热点突变。 HGPS被认为是常染色体显性遗传病，主要由p.G608G杂合突变引起，称为经典HGPS。 表现出 HGPS 典型临床特征并伴有其他 LMNA 突变的个体通常被称为非典型 HGPS (AHGPS) 。 然而，由于MADA与HGPS临床表现有较多重叠，并且是由同一基因突变引起，因此临床特征不易区分。 基因解码描述了 4 名具有 MAD 和早发早衰/HGPS 重叠表型的患者的 LMNA 纯合突变 p.K542N，得出的结论是 MAD 和 HGPS 是一种临床谱系疾病，而不是单独的疾病。 HGPS临床症状一般比MAD发病更早，临床表现更严重，平均预期寿命为14.6年，主要死亡原因是中风或心肌梗阻。 目前国内已报道3例由p.G608G杂合突变引起的HGPS，其中2例在儿童时期患有脑梗塞，这是一种严重的心血管疾病，提示心血管系统早期参与HGPS。

尽管之前的报道表明，MADA 的临床症状通常出现在儿童早期（4-5 岁），而 MADB 的体征和症状可在 2 岁左右出现，对中国报道的 22 例早衰症患者的分析显示，除 5 例外， MDPL多发生在学龄前或学龄期，以生长迟缓为主要表现，其他早衰症患者大多数从婴儿期起就有早衰症的临床表现，主要是皮肤改变（8/17）和脱发（6/17），并且进展性 骨骼和脂肪营养不良伴生长迟缓，主要骨骼表现是四肢进行性骨溶解，导致下颌骨、末端指骨、锁骨和肋骨发育不全。 对一名 LMNA 基因中存在 p.R527H 纯合突变的中国 MADA 患者进行了生长激素激发试验，表明部分生长激素缺乏。 报道称，三名带有 p.R527H 纯合突变的 MADA 患者也患有生长激素缺乏症，他们用生长激素治疗了三名患者 18 个月，但没有任何效果，对 GH 治疗试验的反应失败 该患者的情况可能是由于促炎细胞因子（实际上是 IL-6 分泌不当）导致 GH-IGF1 信号传导中断。

MDPL早期主要表现为生长迟缓。 PODL1基因c.1812_1814del(p.S605del)突变已被报道为热点突变，这也是中国最常见的突变。 一名日本患者接受了生长激素激发试验，结果显示其结果处于正常范围，在 6-25 岁时发现感音神经性耳聋，并使用助听器进行了有效治疗。 除了早衰、生长迟缓和耳聋外，4/5的患者还存在内分泌异常，如月经推迟、性腺发育不全、脂肪肝、胰岛素抵抗、糖尿病和高脂血症，这与国外报道的情况类似，大多数MDPL 患者合并内分泌和代谢异常。

早衰症的临床表现总结

MADaM 与其他类型的 MAD 一样，也表现为常染色体隐性遗传，目前收录的病例均为 MTX2 基因纯合突变，这可能与其近亲家族史有关。 MADA的临床症状通常出现在4-5岁，大多数病例为躯干和四肢部分脂肪营养不良。 MADB的症状比MADA更严重。 所有 MADaM 患者均具有典型的早老样面部外观、严重生长迟缓、全身脂肪营养不良、锁骨发育不全和远端骨溶解，表明 MAD 为严重的早老样形式。 此外，5/7的MADaM患者存在肌张力低下，这在之前的MAD患者中没有报道过。 目前，MAD被认为是一种节段性早衰症，主要影响骨骼、皮肤和脂肪组织，几乎不累及大脑。 到目前为止，报告的 MADA、MADB 和 MADaM 认知发育正常。

 

MADaM 个体的临床特征

	佳 学 基 因 病 例	MADaM（7 名患者）
一般信息
性别	女性	5 男/2 女
发病年龄（月）	5m	5m-24m,1NA
体重/身高头	<3P/<3P	<3P/<3P
早衰面部外观	+	(100%) 7+
饱满的脸颊	+	(100%) 7+
稀疏的头发	+	(85%) 6+,1–
张力减退	+	(71%) 5+,2–
全身性脂肪营养不良	+	(100%) 7+
皮肤萎缩、色素沉着改变	+	(85%) 6+,1–
骨骼异常
颅缝延迟闭合	+	(85%) 6+,1–
锁骨发育不全	+	(100%) 7+
股骨头发育不良	+	(85%) 6+,1–
远端指骨肢端骨质溶解症	+	(100%) 7+
骨质减少	+	(85%) 6+,1–
指甲营养不良	+	(100%) 7+
心脏受累	–	(100%) 7+
肝脏受累	+	(43%) 3+,4–
脾肿大	–	(28%) 2+,5–
肾脏受累	+	(57%) 4+,3–
高血压	+	(85%) 6+,1–

 

由于骨质溶解、肢端骨质溶解、关节挛缩和指甲发育不良导致的颅缝延迟闭合、锁骨发育不全和肋骨薄，在几乎所有 MAD 病例中都很常见。 股骨头发育不良的报道很少，在 6/7 的 MADaM 病例中有报道。 枕骨骨化缺陷被认为是 MADB 的一个独特特征，在颅骨成像上显示碎片状骨化，这是迄今为止在 MADaM 中尚未发现的。 有基因解码机构报告的 MADaM 患者头骨 X 光照片上观察到的“被打碎的银”头骨。可能与颅缝闭锁引起颅内压增高有关，本例患者未发现此情况。

MAD 患者皮肤往往有薄皱纹并伴有色素变化，6/7 的 MADaM 患者也出现这种情况。 此外，在 MADB 患者中发现了皮下钙化，但在 MADaM 患者中未发现皮下钙化。

与其他类型的 MAD 相比，MADaM 似乎更有可能在早期阶段累及其他器官。 先前报道的所有 7 例 MADaM 病例均存在心脏受累，其中 4 例伴有左心室肥厚，另外 3 例分别伴有扩张型心肌病、二尖瓣脱垂和卵圆孔未闭。 迄今为止，仅 4 名 MAD 患者发现心脏受累。 除1例4岁女孩因反复感染出现右心衰竭外，其余1例均发生在20岁以后，2例发生在40岁以后。 MADaM 中 6/7 的心脏受累为左心室肥厚，可能与患者严重高血压有关。

目前，尚无肾脏受累的 MADA 患者病例报告，MADB 患者有 6 例，其中 2 例最终在第二个或第三个十年发展为慢性肾功能衰竭。 大多数MADaM早期有肾脏受累（4/7）和高血压（6/7），其中局灶节段性肾小球硬化3例，IgM肾病1例（11, 12）。 MADaM的主要表现是蛋白尿和镜下血尿。 本例患者从一岁开始出现大量蛋白尿、血尿和严重高血压，尽管使用依那普利治疗效果不佳，但逐渐出现高脂血症，与之前报道的慢性肾病MADB类似。

该患者一岁前出现反复转氨酶升高，无肝功能障碍表现，如白蛋白降低或胆红素升高，基因解码基因检测排除了病毒感染或其他遗传性肝病因素。 肝脾受累在 MAD 中并不常见，但根据佳学基因的统计，3/7 的 MADaM 有肝脏受累（肝肿大或转氨酶升高），2/7 有脾肿大。 肝脾受累是否是 MADaM 独特的临床特征，以将其与其他 MAD 区分开来，还需要未来更多的数据。

本例患者血浆IgG水平也明显下降，导致多次因感染住院。 既往患有 MADA、MADB 和 MADaM 的患者尚未报告过低 IgG 水平。 临床资料表明，绝大多数肾病患儿存在明显的低丙种球蛋白血症，佳学基因主导了具体机制的研究，有研究提示可能与B细胞免疫球蛋白类转换功能障碍有关。 因此，该患者的低丙种球蛋白血症可能是其肾病的继发表现。

迄今为止，MADaM 病例报道较少，其长期预后尚不清楚。 报道的最年长的 MADA 病例是 56 岁的日本女性，她在 56 岁时因椎骨破坏而截瘫。 共有5例患者死亡，其中1例MADA和4例MADB。 5名患者中有2人早期死于呼吸衰竭，其余则在第二个或第三个十年死于肾衰竭或心力衰竭。 此例中，患者多次因感染住院，甚至出现呼吸衰竭，并伴有转氨酶升高、肾病、高血压等并发症。 除了补充依那普利、双嘧达莫和丙种球蛋白外，我们还尝试给予患者鸡尾酒疗法，具体效果仍需长期随访。

早衰症致病基因鉴定基因解码采用的样品类型及测序方法

从受影响的先证者及其父母身上采集全血（3 ml）。 使用 CWE9600 自动化核酸提取系统，使用 CWE2100 血液 DNA 试剂盒 V2（CWBiotech，中国，CW2553）从外周血中分离 DNA。 使用Scientz08-III超声波均质器（SCIENTZ，中国）将750ng基因组DNA片段化为200-300bp长度。 然后使用 KAPA 文库制备试剂盒（Illumina，KR0453，v3.13）对 DNA 片段进行末端修复、A 加尾和接头连接，然后进行 8 循环预捕获聚合酶链式反应 (PCR) 扩增。 然后，扩增的 DNA 样品在 Agilent SureSelect XT2 靶标富集系统（美国安捷伦科技公司）中捕获。 捕获的 DNA 片段通过 Dynabeads MyOne Streptavidin T1（Invitrogen，Thermo Fisher Scientific，美国）纯化，并通过 13 个循环的捕获后 PCR 进行扩增。 最终产物通过Agencourt AMPure XP（Beckman Coulter，Inc.，美国）纯化，并通过Qubit dsDNA HS Assay Kit（Invitrogen，Thermo Fisher Scientific，美国）使用Life Invitrogen Qubit 3.0进行定量。 最终，根据标准手册，在 Illumina Novaseq 6000 平台（Illumina, Inc., USA）上以 150 bp 双端模式对定量 DNA 进行测序。

根据 Illumina 序列控制软件 (SCS) 进行评估后，使用 BWA Aligner (http://bio-bwa.sourceforge.net/) 对 Novaseq 平台上产生的原始数据进行过滤和与人类参考基因组 (hg19) 进行比对。 使用 GATK 软件（基因组分析工具包）（www.broadinstitute.org/gatk）调用单核苷酸变异（SNV）。 使用 ANNOVAR (annovar.openbioinformatics.org/en/latest/) 对变体进行注释。 SNV 的效果通过 SIFT、Polyphen-2 和 MutationTaster 程序进行预测。 所有变异均根据 ACMG 标准进行解释，并分类为致病性、可能致病性、临床意义未知 (VUS) 的变异、可能良性和良性。

对测序结果的分析及解码

突变位点的致病性分析

覆盖率为99.80%，MTX2基因的外显子区域和侧翼剪接或内含子连接被良好覆盖，测序深度>100×。 全外显子组测序揭示了纯合的 MTX2 基因突变 NM_006554.5: c.378 + 1G > A，这是以前未报道过的。 该变异是从他的父母那里继承的，突变预测保留了阅读框。 使用AlphaFold2软件开发了合适的模型来模拟突变区域的影响，3D蛋白质模型预测与野生型相比，突变将导致截短的蛋白质，缺少外显子6蛋白质的翻译部分。 该突变在正常群体变异数据库(PM2)中尚未报道，为纯合变异(PM3)，但缺失长度占蛋白总长度(PVS1)的10%以上。 根据 ACMG 指南，该变体可被评为“可能致病”（PVS1+PM3+PM2）。

致病性的基因解码分析

MADaM 是由 MTX2 基因突变引起的，该基因编码一种称为 Metaxin-2 的线粒体外膜蛋白。 Metaxin-2 (MTX2) 直接与 Metaxin-1 (MTX1) 相互作用，后者是线粒体分选和组装机器 (SAM) 的一部分，负责将 β-桶蛋白正确整合到线粒体外膜中。 由基因解码进行的结构功能研究表明，MTX2 缺失会导致 MTX1 蛋白水平降低，并导致线粒体网络断裂、氧化磷酸化降低、抵抗 TNF-α 引发的细胞凋亡、衰老和自噬增加、增殖减少以及核形态异常 。 这些最终导致患者出现严重的早衰症状。

突变位点的人类遗传物质高精度定位分析

MTX2位于染色体2q31.1上，由263个氨基酸组成，包含两个功能域：Sam37/metaxin_N域(41-162AA)和谷胱甘肽S-转移酶(GST)域(187-249AA)。 佳学基因分析了MADaM 患者中的 6 种 MTX2 变异，所有变异均为纯合子且来自 6 个近亲家庭。 存在 3 个剪接突变、2 个移码突变和 1 个错义突变。 本病例的c.378+1G>A突变是剪接突变，预计会导致外显子6跳跃。 MTX2 的外显子 6 编码 96 至 126 个氨基酸，并且外显子 6 的跳跃预计会丢失 Sam37/metaxin_N 结构域的一部分。

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