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研究人员对先天性铁粒幼细胞贫血（CSA）家族研究，发现 PUS1 基因新致病变异，与 mtDNA 拷贝数有关。
探索罕见贫血病的基因密码：先天性铁粒幼细胞贫血研究新突破
在血液疾病的神秘世界里，先天性铁粒幼细胞贫血（Congenital sideroblastic anemia，CSA）就像一个隐藏在迷雾中的谜题，困扰着医学界。它是一种极为罕见的遗传疾病，主要是由于血红素生物合成和线粒体能量产生过程出现缺陷所导致。患有这种疾病的患者，骨髓中会出现一种特殊的细胞 —— 环形铁粒幼细胞，这是因为红细胞前体的线粒体中异常积累了大量铁，就像一个个 “小铁球” 被困在线粒体中，从而影响了血红蛋白的合成，导致不同程度的贫血症状。
更让人头疼的是，CSA 不仅临床表现多种多样，有的患者贫血症状较轻，而有的则可能伴有严重的神经肌肉和代谢问题；其遗传方式也十分复杂，具有明显的遗传异质性。这使得想要准确找出致病基因犹如大海捞针，传统的检测方法往往难以胜任，急需借助先进的基因测序技术来揭开它的神秘面纱。
为了攻克这一难题，来自突尼斯斯法克斯大学、突尼斯 CHU Hedi Chaker 医院以及阿联酋沙迦大学的研究人员携手合作，深入开展了一项关于先天性铁粒幼细胞贫血的研究。他们的研究成果发表在《Annals of Hematology》杂志上，为我们认识和治疗这种罕见疾病带来了新的曙光。
研究人员在本次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：
- 全外显子测序（Whole exome sequencing，WES）：对研究对象的全部外显子进行测序，检测其中的基因变异，从而寻找可能的致病基因。
- Sanger 测序：用于验证全外显子测序发现的变异，确认其是否与疾病共分离。
- 长 PCR（Long PCR）和实时荧光定量 PCR（QPCR）：分别用于检测线粒体 DNA（mtDNA）的缺失情况和拷贝数。
- 生物信息学分析：运用多种软件和算法，对检测到的变异进行致病性预测、功能分析以及对 RNA 和蛋白质结构的影响评估。
下面来看看具体的研究结果：
- mtDNA 缺失检测：研究初期，根据患者的临床症状，疑似患有 Pearson 综合征，因此研究人员首先对 mtDNA 进行检测，查看是否存在缺失。通过长 PCR 技术，研究人员发现两名患者的 mtDNA 均未出现常见的 4977bp 缺失，在对 mtDNA 其他区域的检测中，也未发现缺失情况，这一结果初步排除了 Pearson 综合征的可能。
- 全外显子测序与验证：既然排除了 mtDNA 缺失导致的疾病，研究人员推测可能是其他基因出现问题。于是，他们对患者进行了全外显子测序，经过筛选和分析，发现了 PUS1 基因（MIM * 608109）外显子 5 中存在一个新的插入变异 c.579 - 580insT。后续的 Sanger 测序进一步证实，两名患者均为该变异的纯合子，而他们的父母则为杂合子。这个变异导致了蛋白质翻译提前终止，原本由 427 个氨基酸组成的 PUS1 蛋白，变成了只有 193 个氨基酸的截短蛋白（p.N194X），并且缺失了部分活性位点氨基酸，很可能导致蛋白质功能异常。
- 生物信息学分析结果：为了深入了解该变异的影响，研究人员利用多种生物信息学工具进行分析。结果显示，该变异会导致 PUS1 pre - mRNA 的结构发生改变，影响其成熟过程和稳定性。同时，与其他已知的 PUS1 基因截短突变相比，p.N194X 变异的致病性和对蛋白质稳定性的影响相似，进一步支持了该变异的致病性。
- mtDNA 拷贝数变化：研究人员还对两名患者血液中的 mtDNA 拷贝数进行了检测。结果发现，与对照组相比，患者 P1 的 mtDNA 拷贝数增加了 17%，而患者 P2 的 mtDNA 拷贝数则减少了 22%。这一结果表明，mtDNA 拷贝数的变化可能与患者的临床表现差异有关。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：他们在一个近亲结婚的突尼斯家庭中，发现了两名患有先天性铁粒幼细胞贫血的姐妹，其致病原因是 PUS1 基因中存在一个新的截短致病变异 c.579 - 580insT（p.N194X）。这个变异导致 PUS1 蛋白功能异常，影响了线粒体 tRNA 的假尿苷化修饰，进而干扰了线粒体蛋白质翻译，导致呼吸链功能障碍和铁代谢异常，最终引发铁粒幼细胞贫血。同时，mtDNA 拷贝数的变化在患者的表型差异中起到了重要作用，P2 患者 mtDNA 拷贝数的减少可能与其更严重的临床症状和死亡有关，而 P1 患者 mtDNA 拷贝数的增加可能是一种代偿机制，使其症状相对较轻。
这项研究具有重要的意义。它不仅发现了 PUS1 基因的新致病变异，为先天性铁粒幼细胞贫血的基因诊断提供了新的依据；还揭示了 mtDNA 拷贝数与疾病表型之间的关系，为深入理解这种罕见疾病的发病机制提供了新的视角。这对于未来开发更精准的诊断方法和个性化的治疗策略，提高患者的生活质量和生存率具有重要的指导价值。随着研究的不断深入，相信在不久的将来，我们能够更好地攻克这一罕见疾病，为患者带来更多的希望。
