全外显子测序揭示早发性高度近视候选基因及致病机制，为眼科诊疗开辟新方向

《Scientific Reports》：Whole-exome sequencing screening for candidate genes and potential pathogenic variants associated with early-onset high myopia in 47 Chinese families

为探究早发性高度近视（eoHM）相关基因及变异，研究人员对 47 个中国 eoHM 患者家系进行全外显子测序。结果在 28 个家系中发现 32 个潜在致病变异，涉及 22 个候选基因。该研究为 eoHM 的诊断和治疗提供了新线索。

　　近视是全球范围内日益严重的健康问题，尤其是高度近视，它会显著增加白内障、青光眼、视网膜脱离等眼部疾病的风险，严重时可导致不可逆的视力丧失，在东亚人群中更是成为不可逆失明的主要原因之一。高度近视分为早发性高度近视（eoHM，发生在学龄前，即 < 7 岁）和晚发性高度近视（loHM，发生在学龄后）。其中，eoHM 受环境因素影响较小，主要由遗传因素驱动，是研究高度近视单基因遗传机制的理想模型。然而，尽管许多学者从遗传角度探索高度近视的发病机制，已确定了一些致病基因，但这些基因仅能解释 eoHM 发病机制的一小部分，这表明 eoHM 可能具有与简单高度近视不同的遗传机制。并且，已有研究发现 eoHM 与遗传性视网膜疾病（IRDs）和 / 或全身综合征存在关联，但具体的遗传机制仍不明确。

为了深入探究 eoHM 的遗传机制，寻找与之相关的基因和变异，来自甘肃爱尔眼视光医院和宁夏回族自治区人民医院的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法：首先，收集样本，招募了 47 个 eoHM 先证者及其父母，这些先证者均来自宁夏和甘肃地区，除汉族外还包含回族等少数民族。接着进行临床评估，对所有先证者及其父母进行了全面的眼科检查，包括视力、眼压、眼底等多项指标检测，同时详细记录了病史、家族史等信息。然后开展全外显子测序，对先证者的外周静脉血进行 DNA 提取，捕获全外显子区域并测序，经过一系列筛选获得候选致病变异。最后进行生物信息学分析，利用多种数据库和软件预测变异对蛋白质功能的影响，并构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络，分析基因间的相互作用和潜在致病机制。

研究结果如下：

• 临床测试：共收集 47 例 eoHM 先证者，年龄 1 - 7 岁，均符合高度近视诊断标准。对其中 28 例进行全外显子测序，发现这些先证者平均发病年龄为 5 岁，双眼屈光度和眼轴长度均有明显异常1。
• 遗传发现：在 28 例先证者（28/47，59.6%）中鉴定出 22 个候选基因的 32 个潜在致病变异，其中 24 个为新变异。64.3%（18/28）的先证者携带 RetNet 基因的致病变异，42.9%（12/28）的先证者在 6 个已知与视网膜营养不良和 Stickler 综合征相关的基因（TSPAN12、CACNA1F、USH2A、RPGR、COL2A1 和 COL11A1）中存在致病变异，25.0%（7/28）的先证者在 7 个首次发现与中国 eoHM 患者潜在致病相关的基因（POLA1、TMEM231、HK1、GSN、COL5A1、CRYBB3 和 WDR）中存在致病变异。变异类型以错义变异为主（71.9%，23/32），其次为截断变异（28.1%，9/32）。遗传模式主要为常染色体显性遗传（75.0%，21/28），部分为常染色体隐性遗传（23.0%，7/28），还有 2 例为新发变异23。
• 基因型和表型分析：28 例携带致病变异的 eoHM 患者中，11 例仅表现为高度近视，10 例患有遗传性视网膜疾病（IRDs）伴 eoHM，7 例患有眼型 Stickler 综合征（Ocular - STL）伴 eoHM，1 例患有综合征型 eoHM。在仅表现为高度近视的患者中，部分携带已知与高度近视相关基因的变异，部分携带新发现的潜在致病基因变异。在 IRDs 伴 eoHM 的患者中，9 例携带 9 个已知与 IRDs 相关基因的 11 个变异，初诊时多仅表现为高度近视，进一步检查才确诊为 IRDs，包括视网膜色素变性（RP）、先天性静止性夜盲（CSNB）、脉络膜视网膜回旋状萎缩（GA）、家族性渗出性玻璃体视网膜病变（FEVR）和视锥 - 视杆细胞营养不良等。在眼型 Stickler 综合征伴 eoHM 的患者中，7 例携带 COL2A1 和 COL11A1 基因的变异，初诊时仅表现为高度近视和眼部改变，基因检测和进一步检查后确诊456。
• 蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）：构建的 PPI 网络包含 34 个节点，平均节点度为 3.71，PPI 富集 p 值 < 1.0e - 16 ，表明网络具有很强的生物学相关性。通过基因本体（GO）分析，34 个候选基因分为 5 个功能簇，分别参与视觉信号转导、细胞外基质形成、Wnt 信号通路、能量代谢和晶状体发育及蛋白质稳定性等过程。
• 蛋白质 - 蛋白质对接：通过蛋白质 - 蛋白质对接发现，ZNF644 与 P4HA2、ARR3 之间存在相互作用，提示这些蛋白质在视觉系统和眼部发育中可能具有潜在的功能联系。

研究结论和讨论部分指出，eoHM 可能是多种视网膜营养不良和全身综合征的早期症状，是儿童就诊眼科的重要原因，也是临床医生检测潜在眼部疾病的重要线索。研究确定了多个与 eoHM 相关的候选基因，进一步揭示了 eoHM 的遗传复杂性，为其分子机制研究提供了新的视角，也为未来的治疗干预提供了潜在靶点。不过，该研究也存在一定局限性，样本量相对较小且主要来自两个不同民族群体，未来研究需要扩大样本规模并纳入更多不同种族背景的人群，同时还需进一步开展功能研究来明确致病机制。但总体而言，这项研究为 eoHM 的研究和临床诊疗提供了重要的理论依据和方向。