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为解决雷特综合征(RTT)部分病例无分子诊断的问题,研究人员研究 MECP2 结构变异,发现新变异,有助于提高诊断率。
雷特综合征(Rett syndrome,RTT)是一种严重的神经发育障碍性疾病,如同隐藏在黑暗中的神秘 “幽灵”,困扰着无数患者及其家庭。在女性群体中,它是遗传神经发育障碍的第二大常见病因。患上这种疾病的孩子,原本正常的成长轨迹会突然 “偏离”,运动和认知技能逐渐倒退,原本灵活的小手变得不再听从使唤,还会出现刻板动作、癫痫发作等一系列令人揪心的症状。
目前,已知 90 - 95% 的经典 RTT 病例和 50 - 70% 的非典型病例是由 MECP2 基因突变引起的。MECP2 基因编码的甲基 - CpG 结合蛋白 2,就像是大脑中的 “基因管家”,它通过与甲基化 DNA 结合,调控基因表达和染色质结构,对大脑发育起着至关重要的作用。然而,令人困惑的是,许多临床诊断为 RTT 的患者,却始终找不到明确的分子诊断依据,就像在黑暗中摸索却找不到方向。这些未确诊的病例,不仅让患者家庭承受着巨大的心理压力,也给临床治疗带来了极大的挑战,因为无法精准诊断,就难以实施针对性的治疗方案。
为了揭开这些谜团,来自本 - 古里安大学内盖夫分校(Faculty of Health Sciences, Ben - Gurion University of the Negev)等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《npj Genomic Medicine》上,为我们照亮了探索 RTT 病因的道路。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先是全基因组测序(Whole Genome Sequencing,WGS),这一技术就像是给基因组做了一次全面的 “体检”,能够检测出基因组中的各种变异。研究人员对患者的外周血白细胞进行 DNA 提取后,利用 Illumina 的 NovaSeq X 和 TruSeq PCR - free 试剂盒进行全基因组测序,生成 150bp 的双端 reads。然后,使用 BWA - MEM 将原始数据 reads 比对到 GRCh38 参考基因组上,并通过 GATK 4.3.0.0 和 Manta 1.6.0 进行变异检测。此外,研究人员还借助了 Integrative Genomics Viewer(IGV)软件,它就像是基因组数据的 “显微镜”,可以直观地观察和解读比对后的 reads,帮助研究人员发现潜在的结构变异。最后,通过 PCR 扩增和 Sanger 测序对发现的结构变异进行验证,确保研究结果的准确性。
下面来看具体的研究结果:
临床发现 :研究人员对三例典型的 RTT 患者进行了详细的临床评估。这三例患者尽管经过了广泛的临床基因检测,但多年来一直未找到病因。例如,Case 1 是一名 7.5 岁女孩,出生时正常,但 1 岁后出现行为改变、发育迟缓等症状,先后被诊断为自闭症谱系障碍等,虽临床特征强烈提示 RTT,但多项基因检测均为阴性;Case 2 是一名 5 岁女孩,从 1 岁起就表现出肌张力低下、发育迟缓等问题,同样多种检测未能明确病因;Case 3 是一名 19 岁女性,自幼出现运动和发育迟缓等症状,基因检测结果也为阴性。
分子遗传分析 :通过 trio WGS 和 IGV 分析,研究人员在三名患者的 MECP2 基因中发现了新的结构变异(Structural Variants,SVs)。在 Case 1 中,发现了一个约 200Kbp 的从 6 号染色体到 X 染色体的易位,这一易位破坏了 MECP2 基因的正常结构;Case 2 存在一个复杂的结构变异,包含两个缺失和约 105Kbp 的倒位,影响了 MECP2 基因的功能;Case 3 则有一个约 3Kbp 的缺失,导致 MECP2 基因编码的蛋白序列发生改变。
研究结论和讨论部分具有重要意义。研究表明,这些难以检测到的 SVs 可能是 “MECP2 阴性”RTT 的常见病因。以往,由于传统检测方法的局限性,小 - 中等大小的 SVs 很容易被忽视。而这项研究通过先进的生物信息学分析和 IGV 可视化,成功发现了这些隐藏的变异。这不仅提高了 RTT 的诊断率,还为患者家庭提供了明确的诊断结果,减轻了他们的心理负担,同时也为临床治疗提供了更精准的依据。此外,研究还发现,不同类型的 MECP2 基因突变与患者的临床表型之间的关系较为复杂,除了突变类型和位置,还有 X 染色体失活比例、修饰基因等多种因素影响着患者的症状表现。
总的来说,这项研究为 RTT 的诊断和治疗开辟了新的方向。未来,有望进一步优化检测方法,提高 SVs 的检测效率,开发出更有效的诊断工具。同时,研究人员也期待通过深入研究 MECP2 基因变异与临床表型之间的关系,为 RTT 及其他相关疾病的治疗提供更多新的思路和方法,让更多患者受益。
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