【佳學(xué)基因檢測】軟骨發(fā)育不全基因檢測（Achondroplasia patients）

軟骨發(fā)育不全基因檢測導(dǎo)讀：

軟骨發(fā)育不全，在基因解碼的過程中出現(xiàn)軟骨發(fā)育不全”或“骨骼-皮膚-腦綜合征”或“骨骼皮膚腦綜合征“等說法。 是最常見的骨骼發(fā)育不良癥，可導(dǎo)致兒童致命和致殘的生長發(fā)育障礙，是由成纖維細(xì)胞生長因子受體 3 型基因 ( FGFR3 ) 突變引起的。軟骨發(fā)育不全基因檢測通過分析軟骨發(fā)育不全、軟骨發(fā)育不良（ACH）的臨床特征和基因突變，以準(zhǔn)確判斷患者是否患有軟骨發(fā)育不全（ACH)，并提高公眾、醫(yī)療健康管理人員對該疾病的認(rèn)識。在此次分析中，《骨科疾病的臨床特征及其及基因檢測案例分析》收錄了467 名具有不同F(xiàn)GFR3突變的患者。在 138 名有性別信息的患者中，55 名（55/138，40%）為女性，83 名（83/138，60%）為男性。在有家族史的患者中，47 名（47/385，12%）有家族史，338 名（338/385，88%）患者為散發(fā)患者。患者年齡從新生兒到 36 歲不等。他們父親的平均年齡為 37 ± 7 歲（范圍為 31-53 歲）?；颊邅碜?12 個國家和 2 個大洲，其中大多數(shù)是亞洲人（383/432，89%），其次是歐洲人（49/432，11%）。 112(112/112)例患者表現(xiàn)為身材矮小，四肢縮短，94(94/112)例患者表現(xiàn)為大頭畸形，89(89/112)例患者表現(xiàn)為額葉凸出，64(64/112)例患者表現(xiàn)為膝外翻，51(51/112)例患者表現(xiàn)為三叉戟手。最常見的突變?yōu)镕GFR3基因p.Gly380Arg，該突變包含兩個不同的堿基改變，分別為c.1138G  >  A和c.1138G  >  C。發(fā)現(xiàn)10種罕見致病突變，包括c.831A  >  C、c.1031C  >  G、c.1043C  >  G、c.375G  >  T、c.1133A  >  G、c.1130T  >  G、c.833A  >  G、c.649A  >  T、c.1180A  >  T和c.970_971insTCTCCT。致病基因鑒定基因解碼的大數(shù)據(jù)為有效設(shè)計基因檢測位點(diǎn)和基因檢測項目提供了科學(xué)依據(jù)。同時可以明確：軟骨發(fā)育不全（ACH)是由FGFR3基因突變引起的，其中c.1138G  >  A是最常見的突變類型。軟骨發(fā)育不全（ACH))發(fā)生的基因突變原因編輯證明了分子遺傳學(xué)檢測對青少年矮小癥、三叉手、額葉隆起、大頭畸形和膝外翻等軟骨發(fā)育不全（ACH)早期發(fā)現(xiàn)的可行性。

為什么要做軟骨發(fā)育不全的基因檢測？

骨骼發(fā)育不良一直是嚴(yán)重危害家庭健康和生活幸福指數(shù)的遺傳性疾病。軟骨發(fā)育不全 (軟骨發(fā)育不全（ACH)，OMIM #100,800) 是最常見的骨骼發(fā)育不良，其臨床和放射學(xué)表型已被多個骨科遺傳病、罕見病數(shù)據(jù)庫所收錄。根據(jù)《人體基因序列變化與人體疾病表征》，軟骨發(fā)育不全（ACH)在沒有廣泛使用致病基因鑒定基因解碼指導(dǎo)生育、阻斷遺傳的情況下，其在新生兒中的發(fā)病率為 10,000 至 30,000 分之一 。

早在1994 年，基因信息研究分析人員就發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) 軟骨發(fā)育不全（ACH) 在成纖維細(xì)胞生長因子受體 3 ( FGFR3 ) 跨膜區(qū)存在突變，超過 98% 的 軟骨發(fā)育不全（ACH) 病例攜帶FGFR3基因外顯子 10 的 cDNA 1138 位上的堿基轉(zhuǎn)換，由 G 變?yōu)?A，導(dǎo)致FGFR3上 380 位氨基酸由甘氨酸變?yōu)榫彼?。隨后基因信息解析人員發(fā)現(xiàn)FGFR3突變優(yōu)先發(fā)生在精子發(fā)生過程中，且隨著父親年齡的增加，出現(xiàn)新的點(diǎn)突變的風(fēng)險增加，而在非家族性軟骨發(fā)育不全病例中，突變總是發(fā)生在父親的等位基因中。

軟骨發(fā)育不全的臨床特征多種多樣，包括大頭畸形、短指畸形、干骺端外翻和椎弓根縮短，嚴(yán)重影響患病者的身體健康和生產(chǎn)、學(xué)習(xí)能力。根據(jù)《基因檢測推廣應(yīng)用促進(jìn)會》，患病的男性平均身高為 132 cm，女性為 123 cm。盡管存在上述臨床表現(xiàn)，軟骨發(fā)育不全（ACH) 患者仍然具有自然的壽命和智力。

目前軟骨發(fā)育不全（ACH)的識別策略是結(jié)合臨床特征、影像學(xué)表現(xiàn)和分子遺傳學(xué)檢測。隨著基因測序技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，軟骨發(fā)育不全（ACH)診斷的準(zhǔn)確性不斷提高，但公眾對軟骨發(fā)育不全（ACH)的認(rèn)識不夠，容易導(dǎo)致誤診和漏診。因此，識別軟骨發(fā)育不全（ACH)患者對盡快進(jìn)行良好的分娩和護(hù)理有很大幫助，識別軟骨發(fā)育不全（ACH)患者至關(guān)重要。軟骨發(fā)育不全致病基因鑒定基因解碼通過分析軟骨發(fā)育不全（ACH)的臨床特征和基因突變情況，以準(zhǔn)確判斷患者是否患有軟骨發(fā)育不全（ACH)，并提高公眾對該疾病的認(rèn)識，診認(rèn)知并掌握基因檢測對早期診斷、正確診斷、健康生育的指導(dǎo)作用。

軟骨發(fā)育不全基因檢測的科學(xué)依據(jù)

軟骨發(fā)育不全的致病基因鑒定的過程中，首先是吸納和總結(jié)已有病例。通過納入符合“軟骨發(fā)育不全”或“骨骼-皮膚-腦綜合征”或“骨骼皮膚腦綜合征”或“軟骨發(fā)育不全（ACH)”和“受體，成纖維細(xì)胞生長因子，3 型”或“ FGFR3 ”代表性特征的病例，綜合中英文基因測試和臨床診斷結(jié)果，其基本依據(jù)是：（1）以英文或中文發(fā)表；（2）患者被診斷為 軟骨發(fā)育不全（ACH)；（3）患者經(jīng)基因診斷證實(shí)存在FGFR3突變；（4）患者為產(chǎn)后患者。所納入的患者分析了以下臨床特征：（1）性別；（2）國家；（3）家族史；（4）FRFR3基因的氨基酸替代和突變類型；（5）臨床特征。分析過程和篩選標(biāo)準(zhǔn)如下圖 1。

圖1：基因檢測數(shù)據(jù)及病案分析的通用流程

軟骨發(fā)育不全（ACH) 的流行病學(xué)特征和基因突變

基因檢測大數(shù)據(jù)分析共納入了來自87個檢測機(jī)構(gòu)的病例，包含467名符合標(biāo)準(zhǔn)的基因測試數(shù)據(jù)，其中432名患者有來自的國家信息。所有患者12個國家和2個大洲，亞洲人占比最大（383/432，89%），歐洲人占比11%（49/432，11%），亞洲人中，來自中國、巴基斯坦、日本、韓國和印度的病例分別占72%、11%、7%、7%和3%。

FGFR3中的氨基酸替代和突變百分比列于表?表1。最常見的突變?yōu)閜.Gly380Arg，421例患者提供了詳細(xì)的核苷酸變化，其中c.1138G  >  A的比例高于c.1138G  >  C，占97%（410/421，97%），導(dǎo)致相同的核苷酸變化，即甘氨酸被精氨酸取代。此外，6例患者攜帶c.649A >  T 突變，4例患者攜帶c.1180A >  T 突變，3例患者攜帶c.375G  >  T突變。2例患者攜帶c.1043C  >  G、c.1031C  >  G、c.833A  >  G突變， 1例患者攜帶c.831A  >  C突變。另一個特異性突變是c.970_971insTCTCCT。

表1：軟骨發(fā)育不全（ACH) 患者的FGFR3突變

大部分患者為1個突變，但有2例患者在FGFR3基因的同一等位基因上存在2個突變，其中1例患者為常見的p.Gly380Arg突變和新的c.1130T  >  G突變，另1例患者為p.Gly380Arg和c.1133A  >  G突變，但上述2個新突變尚未見報道為軟骨發(fā)育不全（ACH)的直接致病基因。圖 2顯示入選國家和突變類型的詳細(xì)信息。

圖 2:A患者各洲分布百分比(%)，B不同突變位點(diǎn)百分比(%)

軟骨發(fā)育不全（ACH) 的臨床特征

138名提供性別信息的患者中，83名(83/138, 60%)為男性，55名(55/138, 40%)為女性；385名提供家族史信息的患者中，47名(47/385, 12%)患者有軟骨發(fā)育不全（ACH)家族史，338名(338/385, 88%)患者為散發(fā)性軟骨發(fā)育不全（ACH)患者。

患者年齡從新生兒至36歲不等，在11名和10名分別給出父親和母親年齡的患者中，父親平均年齡為37±7歲（范圍從31至53歲），其中4名（4/11，36％）年齡超過35歲，母親平均年齡為32±5歲（范圍從23至39歲）。

共 112 名患者提供了詳細(xì)的臨床和放射學(xué)特征，112 名（112/112）患者身材矮小，上肢和下肢縮短，51 名（51/112）患者有三叉戟手，89 名（89/112）患者有額骨隆起，94 名（94/112）患者有大頭畸形，64 名（64/112）患者有膝外翻，54 名（54/112）患者股骨干間距變窄，42 名（42/112）患者有脊柱后側(cè)凸畸形，42 名（42/112）患者有股骨頸短，18 名（18/112）患者有干骺端外翻，16 名（16/112）患者有髂骨方形，16 名（16/112）患者有面中部發(fā)育不全。除上述表現(xiàn)外，11例患者在磁共振成像檢查中發(fā)現(xiàn)有腦積水病史。圖 3顯示臨床癥狀的詳細(xì)信息以及不同性別的臨床表現(xiàn)的差異。

圖 3:臨床癥狀為A 型（N：112），男性臨床癥狀為B 型（N：39），女性臨床癥狀為C 型（N：29）

攜帶相同等位基因 FGFR3 中c.1130T  >  G和c.1138G  >  A 的男孩出現(xiàn)長時間低氧血癥，并伴有呼吸窘迫和氣喘，胸部 CT 顯示肺發(fā)育不良，腦 MRI 顯示枕骨大孔非常狹窄，頸椎受到額外壓迫。同樣，攜帶 FGFR3 中c.1133G  >  A和c.1138G  >  A的女孩表現(xiàn)出比經(jīng)典 軟骨發(fā)育不全（ACH) 患者更嚴(yán)重的臨床和放射學(xué)特征，出現(xiàn)呼吸窘迫、肺發(fā)育不全、腦積水和頸髓壓迫。

深度分析該如何進(jìn)行軟骨發(fā)育基因檢測

FGFR3位于4號染色體短臂4p16.3，在軟骨細(xì)胞和成熟成骨細(xì)胞中表達(dá) 。成骨過程主要包括膜內(nèi)成骨和軟骨內(nèi)成骨，首先由間充質(zhì)細(xì)胞形成軟骨細(xì)胞，隨后軟骨細(xì)胞經(jīng)增殖分化形成骨化中心，逐漸發(fā)育為骨干和骨骺，位于其間的軟骨細(xì)胞經(jīng)增殖分化促進(jìn)骨的線性生長。出生后FGFR3的激活可抑制軟骨細(xì)胞的增殖和肥大。FGFR3基因突變可激活酪氨酸蛋白激酶活性，增強(qiáng)負(fù)向調(diào)控功能，抑制軟骨細(xì)胞增殖，影響骨小梁形成，對軟骨細(xì)胞增殖和分化起調(diào)控作用，對骨骼生長有負(fù)向調(diào)控作用。在HGMD數(shù)據(jù)庫中，軟骨發(fā)育不全致病基因鑒定基因解碼發(fā)現(xiàn)FGFR3基因突變與多種疾病相關(guān)，包括軟骨發(fā)育不良、致死性發(fā)育不良、軟骨發(fā)育不全、顱縫早閉、淚耳牙指綜合征、黑棘皮癥、前列腺癌、腎母細(xì)胞瘤等，其中與軟骨發(fā)育不良相關(guān)的突變有28個，與致死性發(fā)育不良相關(guān)的突變有15個，與軟骨發(fā)育不全（ACH)相關(guān)的突變有11個，如表2所示。

表 2:HGMD 數(shù)據(jù)庫中FGFR3突變數(shù)量和類型

軟骨發(fā)育不全（ACH))發(fā)生的基因突變原因編輯顯示338例（338/385，88%）軟骨發(fā)育不全（ACH)患者為散發(fā)性，為自發(fā)突變。421例患者提供了詳細(xì)的FGFR3基因p.Gly380Arg突變情況，其中410例患者存在c.1138G  >  A改變，與早期的基因信息解碼的研究結(jié)果一致。c.831A  >  C、c.1031C  >  G、c.1043C  >  G、c.375G  >  T、c.1133A  >  G、c.1130T  >  G、c.833A > G 、 c.649A  >  T、c.1180A  >  T及c.970_971insTCTCCT為10 種 罕見致病突變。這些突變組成性激活FGFR3受體，導(dǎo)致膜骨化異常，抑制軟骨細(xì)胞生長增殖，最終阻礙骨的延伸。此外，軟骨發(fā)育不全致病基因鑒定基因解碼還發(fā)現(xiàn)與p.Gly380Arg突變同時發(fā)生的兩個新突變，c.1130T  >  G和c.1133A  >  G。但沒有相關(guān)記錄表明 c.1130T  >  G和c.1133A  >  G是軟骨發(fā)育不全（ACH)的直接原因，軟骨發(fā)育不全致病基因鑒定基因解碼深入分析了這些突變是否有致病性?；蚪獯a師認(rèn)為，同一基因中的這些突變可能對p.Gly380Arg突變激活的受體產(chǎn)生疊加作用，并使蛋白質(zhì)功能改變，導(dǎo)致疾病的嚴(yán)重表型。

軟骨發(fā)育不全（ACH) 是一種常染色體顯性遺傳病，其復(fù)發(fā)風(fēng)險與父母是否患有 軟骨發(fā)育不全（ACH) 有關(guān)。軟骨發(fā)育不全（ACH))發(fā)生的基因突變原因編輯分析的軟骨發(fā)育不全患者父親的平均年齡為 37 ± 7 歲（范圍從 31 至 53 歲），其中 4 例患者年齡超過 35 歲。骨科基因檢測案例總匯分析了 40 個散發(fā)性 軟骨發(fā)育不全（ACH) 家族，發(fā)現(xiàn)突變等位基因僅從父親遺傳，這表明它會影響精子發(fā)生過程中的 DNA 復(fù)制或修復(fù)。

FGFR3基因突變還可引起其他類型的骨骼發(fā)育不良，需根據(jù)輕度至重度進(jìn)行鑒別和分類：軟骨發(fā)育不全（HCH）、軟骨發(fā)育不全、骨骼發(fā)育不良I型（TD I）、嚴(yán)重軟骨發(fā)育不全伴發(fā)育遲緩及黑質(zhì)裂解（SADDN）、骨骼發(fā)育不良II型（TD II）。HCH主要由c.1620C  >  A或c.1651A  >  G突變引起，患者通常表現(xiàn)為顱面中部畸形、肢體畸形、手足畸形等。而TD的臨床表現(xiàn)較軟骨發(fā)育不全（ACH)嚴(yán)重，可分為TD I和TD II。 TD I 是由FGFR3的c.742C  >  T、c.1111A  >  T和c.1118A  >  G突變引起，TD II 主要由c.1948A  >  G突變引起。SADDAN 綜合征是一種嚴(yán)重的 軟骨發(fā)育不全（ACH)，與c.1949 A  >  T突變引起的生長遲緩和黑棘皮癥有關(guān)。此外，先前的研究表明，骨骼異常和生長障礙與SHOX基因缺陷有關(guān)，例如 Leri-Weill 綜合征（LWD）、Turner 綜合征（TS）和特發(fā)性矮小癥（ISS）。SHOX 基因位于 X 和 Y 性染色體短臂末端（Xp22.32 或 Ypll.3），在1997 年由骨科疾病的致病基因鑒定基因解碼納入數(shù)據(jù)庫中。早期發(fā)現(xiàn)SHOX基因突變和骨骼畸形是侏儒癥診斷和治療的重要指標(biāo)。常見的臨床表現(xiàn)包括前臂和小腿短小、肘外翻、馬德隆畸形、腭弓高和肌肉肥大。在軟骨發(fā)育不全（ACH))發(fā)生的基因突變原因編輯中，軟骨發(fā)育不全致病基因鑒定基因解碼總結(jié)了87項研究(包括467個人)的FGFR3突變類型和112例軟骨發(fā)育不全（ACH)患者的臨床特征。軟骨發(fā)育不全（ACH)的一些常見臨床特征如下：(1)身材矮小，上肢縮短(112/112)；(2)三叉戟手(51/112)；(3)額葉隆起(89/112)；(4)巨頭畸形(94/112)；(5)膝外翻(64/112)。以下是常見的放射學(xué)特征：(1)股骨柄間距離變窄(54/112) （2）脊柱后側(cè)凸畸形（42/112）；（3）股骨頸短（42/112）。

大多數(shù)軟骨發(fā)育不全（ACH)患者根據(jù)主要臨床特征（身材矮小、大頭畸形、額骨隆起、面中部發(fā)育不全、膝外翻）和放射學(xué)特征（髂骨方形、股骨柄間距變窄、脊柱后側(cè)凸畸形、股骨頸短）即可進(jìn)行臨床診斷。對于臨床或放射學(xué)懷疑為軟骨發(fā)育不全（ACH)的患者，通過PCR很容易確定患兒FGFR3突變的兩種最常見致病變異。對于常見突變位點(diǎn)無突變或需要與軟骨發(fā)育不全（ACH)鑒別診斷的患兒，應(yīng)采用全外顯子FGFR3測序進(jìn)行檢測。軟骨發(fā)育不全（ACH)的產(chǎn)前篩查項目通常包括絨毛取樣、羊膜穿刺和超聲檢查。實(shí)現(xiàn)早診斷、早治療，不僅具有良好的治療效果，而且可以減輕疾病負(fù)擔(dān)、節(jié)省醫(yī)療費(fèi)用。

軟骨發(fā)育不全（ACH)基因檢測指導(dǎo)下的個性化治療分析了目前國際上的治療方法，目前軟骨發(fā)育不全（ACH)的治療主要包括對癥治療和手術(shù)干預(yù)。軟骨發(fā)育不全（ACH))發(fā)生的基因突變原因編輯中4例患者接受了生長激素治療，其中3例患者在6個月后身高增加，1例患者單用生長激素0.15 U/kg/d，2例患者聯(lián)合使用生長激素2.5IU/d和L-甲狀腺激素12.5ug/d。其中2例患者描述了準(zhǔn)確的身高增加數(shù)字，分別為8cm和3.8cm。2例患者在服用生長激素的同時聯(lián)合使用L-甲狀腺素，均獲得了身高增長。但樣本數(shù)據(jù)過少，無法斷定L-甲狀腺素是否能促進(jìn)生長激素的作用，也無法得到合適的生長激素劑量和治療周期。 在獲得基因檢測結(jié)果后，有醫(yī)師以每天0.1IU/kg或0.2IU/kg的劑量治療35例青春期前軟骨發(fā)育不全（ACH)患兒，共治療5年，發(fā)現(xiàn)平均生長速度明顯增加，第一年每年1.9/3.6cm，第二年每年0.5/1.5cm。rhGH對軟骨發(fā)育不全（ACH)身高增長的短期效果可能比較理想。未經(jīng)治療的軟骨發(fā)育不全（ACH)兒童的身高和骨齡增長越來越落后于年齡和性別匹配的兒童。生長激素是骨骼線性生長的重要正調(diào)節(jié)劑，通過刺激肝臟產(chǎn)生胰島素樣生長因子-1，促進(jìn)軟骨細(xì)胞的生長和代謝，促進(jìn)兒童骨骺生長。目前正在開發(fā)的一種用于治療軟骨發(fā)育不全（ACH)的藥物是C型利鈉肽 (CNP)，其在軟骨組織中的過度表達(dá)可防止軟骨發(fā)育不良，例如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶。vosoritide 與 NPR-B 結(jié)合可刺激細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷 (cGMP) 的產(chǎn)生，進(jìn)而抑制FGFR3的下游信號通路并促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖、分化和軟骨內(nèi)骨形成，并已被證明可在 軟骨發(fā)育不全（ACH) 小鼠模型中恢復(fù)正常骨骼生長。多項臨床試驗(yàn)表明，使用 vosoritide 治療后，軟骨發(fā)育不全（ACH) 患者的年生長率有所增加，并且未觀察到顯著的不良反應(yīng)。軟骨發(fā)育不全（ACH) 可以通過肢體延長手術(shù)治療，但術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險仍然存在。

目前，全球范圍內(nèi)對軟骨發(fā)育不全患者的臨床治療存在明顯差異，這種差異導(dǎo)致軟骨發(fā)育不全的醫(yī)學(xué)、功能和心理后果的結(jié)果不同。運(yùn)動不耐受和運(yùn)動性疲勞是軟骨發(fā)育不全患兒的常見癥狀，與一般人群相比，軟骨發(fā)育不全患兒的身體機(jī)能和肌肉力量較弱。軟骨發(fā)育不全（ACH)患者身體結(jié)構(gòu)的差異可能直接或間接導(dǎo)致其活動和參與方面的限制，包括人際溝通、身體機(jī)能和自我護(hù)理。軟骨發(fā)育不全（ACH)是最常見的骨發(fā)育不良，在生活中面臨各種醫(yī)學(xué)和社會心理挑戰(zhàn)，應(yīng)推動基因檢測的應(yīng)用，促進(jìn)護(hù)理方法的改進(jìn)和規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)全生命周期的多學(xué)科管理，優(yōu)化其臨床結(jié)局和生活質(zhì)量。