巴基斯坦家族中发现与常染色体隐性遗传性釉质发育不全相关的 FAM20A 和 WDR72 基因截断变异

《Biochemical Genetics》：Truncated Variants in FAM20A and WDR72 Genes Underlie Autosomal Recessive Amelogenesis Imperfecta in Four Pakistani Families

研究人员对 4 个巴基斯坦家族开展临床评估和外显子组测序，发现 FAM20A 和 WDR72 基因变异致釉质发育不全（AI）。

　　在人类的口腔健康领域，牙齿的美观与功能至关重要，而釉质作为牙齿最外层的坚硬组织，其发育状况直接影响着牙齿的质量。釉质发育不全（Amelogenesis Imperfecta，AI）是一种令人困扰的遗传性疾病，它如同隐藏在基因深处的 “捣蛋鬼”，专门破坏釉质的正常发育。这种疾病的发病率虽然在 1/700 - 1/14,000 之间，但它所引发的一系列牙齿问题，却给患者的生活带来了诸多不便。牙齿可能会出现各种缺陷，如变色、坑洼、变薄等，不仅影响美观，还会导致牙齿敏感、易患龋齿，严重降低患者的生活质量。

目前，AI 的遗传机制如同迷雾一般，十分复杂。它存在多种遗传模式，包括常染色体隐性遗传、常染色体显性遗传以及 X 连锁遗传等。而且，与之相关的基因众多，已发现≥70 个基因的序列变异都可能与 AI 有关，这使得探索其致病基因的过程困难重重。不过，深入了解 AI 的遗传病因意义重大，不仅能为患者提供更精准的诊断和治疗方案，还能为相关疾病的预防和干预带来新的希望。

为了揭开 AI 遗传病因的神秘面纱，来自巴基斯坦 Kohat 大学科学与技术学院（Kohat University of Science & Technology）的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们对 4 个遗传上无关联的近亲巴基斯坦家族进行了全面的临床评估和外显子组测序。最终，研究取得了重要突破，发现了新的致病基因变异。在家族 A、B、C 中，研究人员发现了 FAM20A 基因的一种新型纯合移码变异（FAM20A: NM_017565.4, c.188dupA; p.(Asp63Glufs17) ）；在家族 D 中，则发现了 WDR72 基因的纯合无义变异（WDR72: NM_182758.4, c.2686C > T; p. (Arg896) ）。通过 Sanger 测序进一步确认了这些变异与疾病表型的共分离关系，并且生物信息学分析也预测了这些变异的致病性。这一研究成果发表在《Biochemical Genetics》杂志上，为 AI 的研究领域注入了新的活力。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是样本采集与 DNA 提取，他们采集了家族中相关个体的静脉血样本，利用标准酚氯仿法从淋巴细胞中提取基因组 DNA，并进行了精确的定量。其次是外显子组测序及数据分析，选取每个家族中的一名患病个体进行外显子组测序，测序完成后，经过一系列复杂的数据处理流程，如序列比对、变异检测和注释等，从海量的数据中筛选出可能的致病变异。最后，通过 Sanger 测序对疑似致病变异进行验证，确定其与疾病的关联。

下面详细介绍研究结果：

1. 临床表型和家系：研究人员从巴基斯坦开伯尔 - 普赫图赫瓦省（Khyber Pakhtunkhwa）科哈特地区（Kohat district）的偏远区域招募了 4 个种族匹配的家族 A、B、C、D。家族 A 有 6 名受影响个体，表现出牙齿小、薄、有坑洼、沟槽、粗糙、颜色发黄棕色、矿化不足、发育不全、牙齿缺失、小牙畸形、牙釉质异常、牙尖异常和萌出延迟等症状；家族 B 有 9 名受影响个体，出现牙齿变色、牙龈退缩、牙龈增生、牙菌斑堆积、后牙敏感、磨损、临床牙冠高度降低和牙面有坑等问题；家族 C 有 5 名受影响个体，表现为牙齿缺失、小牙畸形、牙齿有黄褐色斑点；家族 D 有 3 名受影响个体，主要特征是牙齿呈橙棕色、矿化不足、易磨损、有坑洼和沟槽。对家族 A、B、C 的受影响个体进行详细临床检查和相关检测后，未发现肾脏功能异常123。
2. 基因筛查：通过外显子组测序和严格的筛选流程，研究人员在家族 A、B、C 中发现了 FAM20A 基因的移码变异，在家族 D 中发现了 WDR72 基因的纯合无义变异。Sanger 测序证实了这些变异在各自家族中的共分离，且 FAM20A 基因的变异未在对照数据库中报道，WDR72 基因变异在相关数据库中被报道为致病性变异45。
3. 计算机模拟分析：利用 MutationTaster、VarSome 等生物信息学工具对变异进行分析，依据 ACMG/AMP 2015 指南，InterVar 将 FAM20A 和 WDR72 基因的变异分类为致病性变异。

在讨论部分，研究人员指出，FAM20A 基因定位于染色体 17q24.2，编码的蛋白在牙龈和成釉细胞中高表达，对釉质发育和牙龈稳态起着关键作用。此次发现的 FAM20A 基因移码变异会导致 mRNA 转录提前终止，激活无义介导的 mRNA 降解（NMD）途径，使 mRNA 降解，进而破坏 FAM20A 在釉质形成和生物矿化中的作用。而 WDR72 基因位于 15q21.3，编码的蛋白属于 WD40 重复结构域超家族，在釉质矿化过程中意义重大。该基因的变异会导致蛋白截断，引发 NMD，导致 mRNA 降解，最终导致 AI 的发生。

综上所述，这项研究意义非凡。它首次在巴基斯坦的 4 个家族中发现了 FAM20A 和 WDR72 基因的特定变异与 AI 的紧密联系，极大地拓宽了人们对 FAM20A 和 WDR72 基因在 AI 发病机制中作用的理解，同时也凸显了 AI 在巴基斯坦人群中的遗传异质性。尽管该研究缺乏功能分析，但为后续的研究指明了方向，有望推动 AI 发病机制的深入研究，为开发更有效的诊断和治疗方法奠定坚实基础。