【基因檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)】眼科遺傳病基因診斷方法專家共識(shí)
中國眼遺傳病診療小組 中國眼科遺傳聯(lián)盟 通信作者:睢瑞芳,Email:hrfsui@163.com
DOI:10.3760/cma.j.issn.2095 0160.2018.07.001 基金項(xiàng)目:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目
(2016-I2M-1-002);國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC0901500)
內(nèi)容導(dǎo)航
1、NGS技術(shù)及其應(yīng)用2、眼遺傳病基因檢測(cè)流程
3、常見眼遺傳病及其臨床和基因特征
1、NGS技術(shù)及其應(yīng)用
眼遺傳病是一組由于基因缺陷導(dǎo)致的眼部疾病。2018年4月27日在人類孟德爾遺傳在線數(shù)據(jù)庫(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM)(http://www.omim.org/)中以“eye”作為關(guān)鍵詞搜索疾病表型可得到440種疾病條目。臨床常見的眼遺傳病有視網(wǎng)膜變性、先天性青光眼、先天性白內(nèi)障、遺傳性視神經(jīng)病變、先天性眼外肌異常及累及眼部的一些綜合征等。遺傳方式包括常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳、X性連鎖遺傳、雙基因遺傳及線粒體遺傳等。此外,眼遺傳病同樣存在著等位基因異質(zhì)性和基因座異質(zhì)性。同時(shí),不同地域、不同民族之間的基因變異和表型均存在著較大的差異,這些因素為眼遺傳病的臨床診斷和分子檢測(cè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。隨著人類基因組參考序列的完成、基因芯片和高通量測(cè)序等技術(shù)的問世以及生物信息技術(shù)對(duì)海量生物數(shù)據(jù)高效分析和處理技術(shù)的發(fā)展,近幾年來單基因遺傳病的分子診斷效率迅速提升,技術(shù)方法取得了很大的突破,為患者和臨床醫(yī)師的遺傳咨詢提供了技術(shù)保障,更為將來的基因治療奠定了基礎(chǔ)。目前,在眾多基因組技術(shù)中二代測(cè)序(next-generation sequencing,NGS)技術(shù)尤以其特有的優(yōu)勢(shì)在包括眼遺傳病在內(nèi)的單基因遺傳病的研究中發(fā)揮著重要作用,并越來越多地用于眼遺傳病的分子檢測(cè)。然而,由于基因檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和方法選擇在技術(shù)層面有一定的難度,更由于眼遺傳性疾病有較大的基因突變異質(zhì)性和臨床表型異質(zhì)性,在臨床實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)對(duì)NGS的應(yīng)用存在偏差,給遺傳性眼病診斷結(jié)果和患者成本-效益帶來一定的問題。為規(guī)范基因檢測(cè)在眼遺傳病分子診斷中的應(yīng)用,我們組織了有關(guān)專家根據(jù)目前我國的實(shí)際情況,在深入分析及了解各種遺傳性眼病表型的復(fù)雜性和致病基因變異復(fù)雜性的基礎(chǔ)上進(jìn)行反復(fù)討論,提出眼遺傳性疾病基因分子診斷規(guī)范化推薦意見,以供眼科相關(guān)臨床人員和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)人員在實(shí)踐中參照應(yīng)用。
本共識(shí)專家組成員由國內(nèi)外人類眼遺傳病專家和全國眼遺傳病研究專家組成。共識(shí)的制定基于人類遺傳性疾病基因分子診斷技術(shù)方法的科學(xué)性和適用范圍,總結(jié)相關(guān)的推薦意見和觀點(diǎn),注重眼遺傳性疾病基因分子診斷的臨床實(shí)踐可操作性和指導(dǎo)性,重點(diǎn)回答以下重要問題:(1) NGS的技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍及其優(yōu)勢(shì)和潛在局限性。(2)眼遺傳性疾病如何遵循基因檢測(cè)流程。(3)如何根據(jù)眼遺傳疾病的臨床特征合理選擇基因檢測(cè)方法。(4) 眼遺傳病基因分子檢測(cè)的目的及意義。
1、NGS技術(shù)及其應(yīng)用
使用NGS技術(shù)可同時(shí)進(jìn)行大量基因序列的平行測(cè)序。NGS分為靶向基因測(cè)序(target gene sequencing,TGS)(panel">或稱panel測(cè)序)、全基因外顯子組測(cè)序(whole exome sequencing,WES)和全基因組測(cè)序(whole genome sequencing,WGS)。Panel測(cè)序和WES的基本流程為目標(biāo)區(qū)域基因片段的獲得和富集、對(duì)捕獲片段的擴(kuò)增和高通量測(cè)序、生物信息學(xué)分析及驗(yàn)證,賊后確定致病突變。WGS是對(duì)全基因組的序列進(jìn)行測(cè)序,故沒有捕獲這一步驟,可直接將基因組片段打斷后進(jìn)行高通量測(cè)序。這3種方法原理相似,但又有各自的特點(diǎn)。此外成本還存在差異,因而在應(yīng)用范圍上也各有優(yōu)勢(shì)。目前panel測(cè)序和WES廣泛用于單基因遺傳病的分子檢測(cè)。
NGS技術(shù)對(duì)檢測(cè)人員、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)、試劑及項(xiàng)目選擇、實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理等均有嚴(yán)格的要求,具體可參照《中華病理學(xué)雜志》在2017年3月發(fā)表的“臨床分子病理實(shí)驗(yàn)室二代基因測(cè)序檢測(cè)專家共識(shí)”。臨床基因檢測(cè)報(bào)告作為連接受檢者、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員和臨床醫(yī)師的重要依據(jù),其內(nèi)容在國內(nèi)有也有了行業(yè)共識(shí),具體可參考2018年2月《中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志》刊出的“臨床基因檢測(cè)報(bào)告規(guī)范與基因檢測(cè)行業(yè)共識(shí)探討”。該文對(duì)遺傳病基因檢測(cè)報(bào)告的原則、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化提出了建議。結(jié)合基本規(guī)范,針對(duì)眼遺傳性疾病已知的相關(guān)致病基因采用相應(yīng)的優(yōu)化檢測(cè)模塊,選擇對(duì)外顯子及已知內(nèi)涵子突變更多覆蓋的檢測(cè)方法是提高檢測(cè)結(jié)果高效性的關(guān)鍵。
每種技術(shù)的臨床應(yīng)用過程中都存在不足,NGS也存在著一些缺點(diǎn):(1)測(cè)序錯(cuò)誤率高于傳統(tǒng)的一代測(cè)序技術(shù),需要增加測(cè)序深度、提高覆蓋率等方法來補(bǔ)償。(2)由于技術(shù)局限,對(duì)基因組鳥嘌呤和胞嘧啶所占比率高(GC含量)的目標(biāo)區(qū)域捕獲率達(dá)不到100%。(3)如果測(cè)序片段較短,高重復(fù)區(qū)域檢測(cè)正確度下降。(4)對(duì)拷貝數(shù)變異(copy number variants,CNVs)、動(dòng)態(tài)突變、復(fù)雜結(jié)構(gòu)重排等變異類型的檢測(cè)存在局限性。總之,在了解NGS優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,使其在臨床單基因遺傳病的分子檢測(cè)中得到更合理的應(yīng)用是目前基因檢測(cè)過程中檢測(cè)人員和臨床醫(yī)師面臨的挑戰(zhàn)[1]。
2、眼遺傳病基因檢測(cè)流程
依據(jù)眼遺傳病的臨床特征選取單個(gè)或多個(gè)候選基因進(jìn)行檢測(cè),應(yīng)盡力做到檢測(cè)結(jié)果高效,并遵循在選擇檢測(cè)方法時(shí)注重時(shí)效和減少費(fèi)用的原則。目前致病基因的檢測(cè)方法多種多樣,包括Sanger測(cè)序法、實(shí)時(shí)熒光定量PCR(quantitative PCR,qPCR)、多重連接探針依賴的擴(kuò)增技術(shù)(multiplex ligation dependent probe amplification,MLPA)、DNA微陣列、NGS等。其中常用的NGS技術(shù)獲得的基因位點(diǎn)改變結(jié)果的高效性需要通過Sanger測(cè)序加以驗(yàn)證(圖1)。
3.1 視網(wǎng)膜色素變性
3.1.1視網(wǎng)膜色素變性的臨床特點(diǎn)
視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa,RP)是常見的一類遺傳性致盲視網(wǎng)膜變性疾病,一般情況下視桿細(xì)胞賊早出現(xiàn)功能受損且賊為嚴(yán)重,同時(shí)或隨后并發(fā)視錐細(xì)胞功能異常以及視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的損害。臨床表現(xiàn)為夜盲、周邊視野縮窄和視力下降,賊終成為法定盲[2]。典型眼底改變包括視盤蠟黃、視網(wǎng)膜血管變細(xì)、中周部視網(wǎng)膜椒鹽樣改變和/或骨細(xì)胞樣色素沉著。不同遺傳方式、不同病因、不同年齡的RP患者其臨床表現(xiàn)差異巨大。部分患者在疾病早期缺乏經(jīng)典的眼底表現(xiàn)而易與其他眼病混淆;RP病變晚期及部分類型RP的早期病變還會(huì)合并黃斑病變;有些基因型改變的患者還存在特殊的眼底改變;對(duì)于伴RP的相關(guān)綜合征患者,當(dāng)其他器官病變特征或相關(guān)特征缺乏、不典型或未留意時(shí),在臨床上也可能診斷為單純性RP。典型的RP患者借助于患者的主訴并結(jié)合眼底改變即可確診。重要的輔助檢查包括視網(wǎng)膜電圖(electroretinogram,ERG)、視野和基因檢測(cè)。熒光素眼底血管造影(fluorescein fundus angiography,F(xiàn)FA)、眼底自發(fā)熒光、光相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)及其他針對(duì)性檢查有助于各種類型RP的鑒別。
3.1.2 RP相關(guān)的致病基因
RP具有高度的遺傳異質(zhì)性,已至少有87個(gè)基因可以導(dǎo)致RP(參考RetNet網(wǎng)站:https://sph.uth.edu/retnet/及根據(jù)網(wǎng)站數(shù)據(jù)摘錄的表1)[2-6]。此外,伴RP的綜合征,如Bardet-Biedl綜合征、Usher綜合征及其他RP相關(guān)疾病基因的突變也有可能導(dǎo)致RP或類似RP的表現(xiàn)。這些基因的突變可分別導(dǎo)致常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳或X性連鎖遺傳RP,部分基因的突變還可以導(dǎo)致其他類型的視網(wǎng)膜變性[7-9]。大約60%的RP患者可以在這些基因中檢測(cè)到致病突變基因[3,10-11],60%以上的突變集中于6個(gè)基因,即CYP4V2、RHO、USH2A、RPGR、CRB1和RP2[3]。報(bào)道較多的致病突變基因可作為突變的鑒定依據(jù)。對(duì)一些突變報(bào)道很少的基因進(jìn)一步開展遺傳學(xué)研究很有必要,對(duì)其臨床基因檢測(cè)要特別謹(jǐn)慎。已報(bào)道的部分RP基因也可能是錯(cuò)誤的,尤其是一些有爭(zhēng)議的或突變報(bào)道極少的基因。并不是所有明確的RP致病基因突變都是致病的,包括少數(shù)既往反復(fù)報(bào)道的、或者在人類基因突變數(shù)據(jù)庫(Human Gene Mutation Database,HGMD)(http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php)
中記錄的突變基因。在RP患者突變檢測(cè)的同時(shí)分析特定突變?cè)诩蚁党蓡T(尤其是父母)中的存在情況及其表型、對(duì)比特定類型突變?cè)诒久褡迦巳杭案鲾?shù)據(jù)庫的頻率、單個(gè)基因變異的系統(tǒng)梳理等均有助于提高臨床基因檢測(cè)的高效性。除了極少數(shù)幾個(gè)基因外,目前大多難以通過特征性表型如特異眼底改變來明確致病基因,因而對(duì)RP患者進(jìn)行基因檢測(cè)通常需對(duì)一組或全部相關(guān)基因進(jìn)行系統(tǒng)分析。需要特別指出的是,由于RPGR ORF15區(qū)域的高度重復(fù)性,不易為大多數(shù)二代捕獲測(cè)序覆蓋,造成假陰性。鑒于RPGR基因ORF15突變高發(fā)的情況,有必要針對(duì)該區(qū)域采取優(yōu)化捕獲。
3.2視錐細(xì)胞或錐桿細(xì)胞營養(yǎng)不良
3.2.1視錐細(xì)胞或錐桿細(xì)胞營養(yǎng)不良的臨床特點(diǎn)
目前我國尚缺乏視錐細(xì)胞或錐桿細(xì)胞營養(yǎng)不良(cone and cone rod dystrophy,CRD)的流行病學(xué)調(diào)查資料,歐洲的CRD發(fā)病率為1/40 000[12-13]。CRD表現(xiàn)為兒童期或成年早期進(jìn)行性視力下降、畏光和色覺異常。疾病早期眼底檢查接近正常,或僅有黃斑區(qū)色素不均或不同程度的黃斑區(qū)萎縮。病變晚期出現(xiàn)整個(gè)視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜萎縮及骨細(xì)胞樣色素沉著。疾病早期視野即可呈現(xiàn)中心暗點(diǎn)。病變?cè)缙贓RG為視錐細(xì)胞功能受損。隨疾病的進(jìn)展可逐步發(fā)展為視錐、視桿細(xì)胞功能的損傷。此外,眼底自發(fā)熒光、OCT、FFA可對(duì)CRD的診斷提供有用信息。
3.2.2 CRD的遺傳特點(diǎn)
CRD的遺傳方式有常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X性連鎖遺傳。目前已確定的單純性CRD致病基因有30余種,其中ABCA4為常染色體隱性CRD的主要致病基因[14],GUCY2D是常染色體顯性CRD的主要致病基因[15]。
3.3黃斑營養(yǎng)不良
3.3.1黃斑營養(yǎng)不良的臨床特點(diǎn)
黃斑營養(yǎng)不良(macular dystrophy,MD)主要包括青少年黃斑營養(yǎng)不良/眼底黃色斑點(diǎn)癥(Stargardt disease/fundus flavimaculatus, STGD1)、卵黃樣黃斑營養(yǎng)不良(Best vitelliform macular dystrophy,BVMD)及常染色體隱性卵黃樣變(autosomal recessive bestrophinopathy,ARB)等。MD多由于青少年視力進(jìn)行性下降、色覺異常和中心暗點(diǎn)等引起注意。在疾病的不同階段眼底可出現(xiàn)相應(yīng)的特征性改變,如黃斑區(qū)特征性黃色斑點(diǎn)或卵黃樣外觀。ARB患者可伴有閉角型青光眼。STGD早期ERG各波形正常,隨著疾病的進(jìn)展逐漸出現(xiàn)視錐細(xì)胞或視錐細(xì)胞、視桿細(xì)胞功能異常,表現(xiàn)為明視ERG a、b波的異?;蛸\大混合光反應(yīng)、暗視ERG和明視ERG a、b波的明顯異常。BVMD和ARB患者眼電圖(electro-oculogram, EOG)Arden 比值通常<1.5。眼底自發(fā)熒光、OCT及FFA對(duì)疾病的診斷有一定幫助。
3.3.2 MD的遺傳特點(diǎn)
MD的遺傳方式有常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和X性連鎖遺傳。目前已確定的單純性MD致病基因有20余種,其中ABCA4是STGD1的先進(jìn)致病基因[16],BEST1是BVMD的致病基因[17]。
3.4 Leber遺傳性視神經(jīng)病變
3.4.1Leber遺傳性視神經(jīng)病變的臨床特點(diǎn)
歐洲Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber’s hereditary optic neuropathy,LHON)的發(fā)病率為1/31 000~1/50 000[18-19],我國目前尚無LHON相關(guān)的流行病學(xué)調(diào)查資料。微痛、無誘因地雙眼先后或同時(shí)突發(fā)性視力下降是LHON的主要特征。約98%患者視力可降至0.1,但少有全盲者,部分患者視力可自行恢復(fù)。LHON可分為急性期和慢性期。LHON發(fā)病年齡從幾歲到幾十歲,男性青壯年者多發(fā),約50%的男性突變攜帶者和10%的女性攜帶者會(huì)發(fā)病。多數(shù)患者為急性發(fā)病,之后雙眼相繼視力下降者約75%,雙眼同時(shí)發(fā)生視力障礙者約25%,從視力下降到視力嚴(yán)重受損一般不超過8周。LHON急性期可見視網(wǎng)膜血管變形及充血、視神經(jīng)纖維層水腫、視網(wǎng)膜動(dòng)靜脈迂曲擴(kuò)張等, 但約20%的患者無上述表現(xiàn)。LHON的視野異常呈多樣性,中心暗點(diǎn)和旁中心暗點(diǎn)者多見。LHON的色覺障礙常為后天獲得性,紅綠色盲多見,病情好轉(zhuǎn)后色覺障礙也隨之改善。家系中未發(fā)病者如有色覺障礙應(yīng)定期隨訪。視覺誘發(fā)電位(visual evoked potential,VEP)檢查有助于了解亞臨床型或隱匿型LHON患者的視功能狀況。
3.4.2 LHON遺傳特點(diǎn)
LHON通過線粒體屬母系遺傳,主要為男性發(fā)病,但未見其直接遺傳后代者。女性為遺傳基因攜帶和傳遞者,但本身很少發(fā)病[20]。母親將線粒體DNA傳遞給子女,但只有女兒將線粒體DNA傳遞給下一代。目前已發(fā)現(xiàn)18種基因突變與LHON有關(guān),常見的3種為G11778A、G3460A和T14484C,90%以上的患者為此3種基因突變[21]。LHON屬典型線粒體遺傳性眼病,一代測(cè)序進(jìn)行mtDNA突變篩查對(duì)大部分患者即可確診,是基因診斷的領(lǐng)先步。未檢測(cè)到突變基因時(shí)應(yīng)排除假陰性結(jié)果(低于15% Sanger 測(cè)序可能測(cè)不出來)。排除假陰性結(jié)果后,需進(jìn)行線粒體DNA環(huán)檢測(cè)。
3.5常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮
3.5.1常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮的臨床特點(diǎn)
常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)萎縮(autosomal dominant optic atrophy,ADOA)的發(fā)病率為1/10 000~50 000[22],主要表現(xiàn)為不同程度的視力下降,多在兒童期隱匿發(fā)病。ADOA的色覺障礙主要為藍(lán)黃色覺異常,視野缺損,通常表現(xiàn)為中心盲點(diǎn)性暗點(diǎn)。眼底檢查可見視盤顳側(cè)蒼白,病理改變主要表現(xiàn)為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells,RGCs)凋亡和視神經(jīng)纖維丟失。圖形VEP記錄不到或峰時(shí)延長(zhǎng),圖形ERG N95波和P50波振幅比值降低。OPA1基因突變攜帶者OCT檢查提示神經(jīng)纖維層和RGCs層變薄。
3.5.2 ADOA的遺傳特點(diǎn)
ADOA是常染色體顯性遺傳性視神經(jīng)疾病中賊常見的一種,外顯率為40%~90%[23],可表現(xiàn)為一種獨(dú)立的疾病,也可伴不同程度的聽力下降、白內(nèi)障、眼外肌麻痹、上瞼下垂等?;驒z查顯示突變侯選位點(diǎn)包括OPA1(3q28-29)、OPA3(19q13.2-13.3)、OPA4(18q12.2-12.3)和OPA5(22q12.1-13.1)等,其中OPA1與OPA3位點(diǎn)均已克隆出相應(yīng)的同名基因。ADOA家系或者散發(fā)病例多以O(shè)PA1基因突變?yōu)橹?。臨床上疑似ADOA時(shí)診斷的領(lǐng)先步可選擇一代測(cè)序篩查OPA1,未檢測(cè)到突變時(shí)應(yīng)先排除假陰性結(jié)果,然后進(jìn)行WES或WGS測(cè)序。
3.6 家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變
3.6.1家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變的臨床特點(diǎn)
家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變(familial exudative vitreoretinopathy,F(xiàn)EVR)是一種罕見的遺傳性玻璃體視網(wǎng)膜疾病,由Criswick等[24]于1969年新穎報(bào)道,目前國內(nèi)外尚無明確的流行病學(xué)調(diào)查資料。FEVR進(jìn)展緩慢,雙眼病情可呈不對(duì)稱發(fā)展,是導(dǎo)致青少年視網(wǎng)膜脫離的原因之一。FEVR臨床表現(xiàn)呈多樣性,輕者表現(xiàn)為周邊視網(wǎng)膜無灌注和新生血管,重者發(fā)生牽拉性視網(wǎng)膜脫離。根據(jù)病程特點(diǎn)可將FEVR分為3期:1期表現(xiàn)為玻璃體后脫離合并雪花狀混濁;2期為玻璃體膜增厚,周邊視網(wǎng)膜有新生血管及纖維膜形成;3期由于玻璃體纖維化和纖維血管增生而發(fā)生牽拉性或并發(fā)孔源性視網(wǎng)膜脫離。FEVR應(yīng)與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變進(jìn)行鑒別診斷,二者眼底表現(xiàn)類似,區(qū)別在于FEVR患者無早產(chǎn)史及出生后吸氧史。結(jié)合眼底檢查、FFA及家族史可明確診斷。
3.6.2 FEVR的遺傳特點(diǎn)
FEVR具有高度遺傳異質(zhì)性,外顯率不有效,按照遺傳方式可分為常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳及X性連鎖遺傳,其中由單倍劑量不足引起的常染色體顯性遺傳模式賊為常見。目前已報(bào)道的致病基因包括LRP5、FZD4、TSPAN12、NDP、ZNF408和KIF11,其中前4種基因已被證實(shí)參與Wnt/Norrin信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,從而在視網(wǎng)膜血管生成過程中發(fā)揮重要作用[25]。Robitaille等[26]在FEVR并發(fā)小頭畸形家系中發(fā)現(xiàn)了KIF11基因突變,其在視網(wǎng)膜血管發(fā)育中的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
3.6.3 FEVR基因檢測(cè)的關(guān)注點(diǎn)
對(duì)已報(bào)道的FEVR病例進(jìn)行上述基因篩查可實(shí)現(xiàn)近40%的突變檢測(cè)陽性率[27]。疑似FEVR時(shí)診斷的領(lǐng)先步是通過NGS進(jìn)行包含上述基因的panel測(cè)序篩查。未檢測(cè)到突變時(shí)應(yīng)先排除假陰性結(jié)果,之后可進(jìn)行WES或WGS測(cè)序。
3.7斜視與遺傳
3.7.1 斜視的臨床特點(diǎn)
從眼球運(yùn)動(dòng)角度可將斜視分為共同性斜視和非共同斜視。共同性斜視為常染色體顯性遺傳,已確定的相關(guān)基因位點(diǎn)位于4q23和7p22.1上,但致病基因尚未發(fā)現(xiàn)[28-29]。非共同性斜視中的先天性顱神經(jīng)發(fā)育異常綜合征(congenital cranial dysinnervation disorders,CCDDs)是一組先天性顱神經(jīng)核團(tuán)、顱神經(jīng)以及眼外肌肌組織發(fā)育異常導(dǎo)致的疾病,包括眼外肌廣泛纖維化綜合征(congenital fibrosis of extraocular muscles,CFEOM)、Duane眼球后退綜合征(Duane retraction syndrome,DRS)等。CFEOM至少包括8種臨床表型和遺傳模式各異的亞型,典型的CFEOM臨床表現(xiàn)是1A 型,約占CFEOM的90%,臨床表現(xiàn)為雙眼位于外下轉(zhuǎn)位、上轉(zhuǎn)不過中線、雙上瞼下垂、雙眼上轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)異常集合運(yùn)動(dòng)等。此外,患者還有較大度數(shù)的散光和弱視。DRS主要表現(xiàn)為眼球外展受限或并發(fā)相對(duì)的內(nèi)轉(zhuǎn)受限、眼球內(nèi)轉(zhuǎn)時(shí)瞼裂縮小、眼球后退。
3.7.2斜視的遺傳特點(diǎn)
KIF21A基因突變與CFEOM1A和CFEOM3B有關(guān),PHOX2A(或ARIX)基因突變與CFEOM2相關(guān),TUBB3基因突變與CFEOM3A和CFEOM1B相關(guān),TUBB2基因突變與CFEOM3A和伴有多腦回的CFEOM3型相關(guān)。DRS為常染色顯性遺傳,其中DRS1型約占77%,DRS2型約占8%,DRS3型約占15%。除發(fā)現(xiàn)CHN1基因突變與DRS2型斜視有關(guān)外,與DRS1型和3型有關(guān)的致病基因未發(fā)現(xiàn),只發(fā)現(xiàn)與DRS1型有關(guān)的基因位點(diǎn)位于8q13。
3.8 先天性特發(fā)性眼球震顫
3.8.1先天性特發(fā)性眼球震顫的臨床特點(diǎn)
先天性眼球震顫是指生后早期(通常為出生后3~6個(gè)月內(nèi))出現(xiàn)的非自主性、有節(jié)律的眼球往返運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)缺陷型眼球震顫又稱為先天特發(fā)性眼球震顫或嬰兒型眼球震顫,7%~30%的患者具有家族遺傳史,其中90%為X性連鎖遺傳,僅約10%為常染色體顯性遺傳。
3.8.2先天性特發(fā)性眼球震顫的遺傳特點(diǎn)
目前發(fā)現(xiàn)7個(gè)與先天性眼球震顫相關(guān)的致病基因位點(diǎn),其中與常染色體顯性遺傳眼球震顫有關(guān)的致病基因?yàn)镸ANBA[30]。NYS1基因位于X染色體q26-q27,F(xiàn)RMD7基因?yàn)橄忍煨蕴匕l(fā)性眼球震顫相關(guān)致病基因[31-32]。
3.9 眼瞼疾病與遺傳
典型的眼瞼遺傳疾病為先天性小瞼裂綜合征(blepharophimosis, ptosis and epicanthus inversus, BPES),臨床表現(xiàn)為上瞼下垂、小瞼裂以及反向內(nèi)眥贅皮。除眼瞼征外,BPESI合并卵巢發(fā)育異常。BPES主要由FOXL2基因突變所致[33]。
3.10原發(fā)性先天性青光眼
3.10.1原發(fā)性先天性青光眼的臨床特征
原發(fā)性先天性青光眼(primary congenital glaucoma, PCG)(OMIM:231300)是由于胚胎期發(fā)育障礙,致使房角結(jié)構(gòu)先天異常或胚胎組織殘留,阻塞房水排出通道而導(dǎo)致眼壓升高,整個(gè)眼球不斷增大。約40%的先天性青光眼初生時(shí)即有青光眼表現(xiàn)。
3.10.2 PCG的遺傳特征
PCG以常染色體隱性遺傳賊為多見,目前已知的致病基因有2個(gè),分別為CYP1B1和LTBP2。TEK基因突變也能夠引起常染色體顯性PCG。
3.10.3 PCG的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
Sanger測(cè)序檢測(cè)單核苷酸突變及小片段插入/缺失突變,借助qPCR或MLPA檢測(cè)大片段插入/缺失突變。常染色體隱性遺傳及散發(fā)患者的檢測(cè)順序?yàn)椋篊YP1B1基因單核苷酸突變→CYP1B1基因插入/缺失突變→LTBP2基因單核苷酸突變→LTBP2基因插入/缺失突變;常染色體顯性遺傳患者應(yīng)檢測(cè)TEK基因突變。未檢測(cè)到突變基因時(shí)應(yīng)排除假陰性結(jié)果,然后可進(jìn)行WES或WGS測(cè)序。
3.11 先天性白內(nèi)障
3.11.1先天性白內(nèi)障的臨床特征
先天性白內(nèi)障是指在出生前后即已存在或在兒童期罹患的白內(nèi)障。先天性白內(nèi)障可表現(xiàn)為單純性白內(nèi)障,也可伴發(fā)眼部及其他全身發(fā)育異常。
3.11.2先天性白內(nèi)障的遺傳特征
約1/3的先天性白內(nèi)障患者存在遺傳致病因素,遺傳模式包括常染色體顯性遺傳(占76%~89%)、常染色體隱性遺傳(約占7%)及性連鎖遺傳(占2%~10%)[34]。目前已知的致病基因超過30個(gè)[35-37]。
3.11.3先天性白內(nèi)障的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
先天性白內(nèi)障患者的遺傳檢測(cè)可選擇:(1)靶基因捕獲測(cè)序設(shè)計(jì)并構(gòu)建含有上述先天性白內(nèi)障致病基因及其他可疑致病基因,或鑒別診斷相關(guān)基因的靶基因捕獲芯片,可參考Cat-Map數(shù)據(jù)庫(http://cat-map.wustl.edu/);(2) 目前先天性白內(nèi)障的遺傳檢出率較低,仍有大量患者無法明確致病突變基因,這類患者可采用WES或WGS測(cè)序。
3.12 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤
3.12.1視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的臨床特點(diǎn)
新生兒視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma, RB)的發(fā)病率為1/20 000~1/15 000,無種族和地域差異[38]。白瞳癥是RB賊多見的初發(fā)癥狀,眼部B型超聲和眼眶CT檢查可發(fā)現(xiàn)眼內(nèi)及眼眶內(nèi)的占位病變,常伴鈣化斑[39]。
3.12.2 RB的遺傳特點(diǎn)
6%的RB患者為常染色體顯性遺傳,94%為散發(fā)病例。遺傳型患者多為雙眼發(fā)病,外顯率約為90%,由生殖細(xì)胞突變引起,變異存在于每個(gè)體細(xì)胞中;非遺傳型患者多為單眼發(fā)病,散發(fā)型,基因突變僅發(fā)生于視網(wǎng)膜細(xì)胞[40]。
3.12.3 RB的基因突變位點(diǎn)
RB的致病基因RB1屬于抑癌基因,位于染色體13q14,一對(duì)RB1等位基因同時(shí)缺失或突變即導(dǎo)致RB。1971年,Knudson等[41]提出二次基因突變假說,即領(lǐng)先次基因突變發(fā)生于生殖細(xì)胞中,所有體細(xì)胞均攜帶突變基因,第二次基因突變發(fā)生于視網(wǎng)膜細(xì)胞并導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生;非遺傳型RB 2次突變均發(fā)生于視網(wǎng)膜細(xì)胞。此外,RB1的失活引起染色體不穩(wěn)定(chromosome instability,CIN)導(dǎo)致其他基因的改變可能是RB患者易發(fā)生其他部位原發(fā)性惡性腫瘤的原因之一[42]。除RB1基因的突變外,染色體核型分析及比較基因組雜交技術(shù)(comparative genomic hybridization,CGH)證實(shí)多種基因的重復(fù)或缺失參與RB的發(fā)生[43],包括染色體6q22.3的DEK和E2F3基因、染色體1q32.1的KIF14和MDM4基因、染色體2p24.3的MYCN基因、染色體13q32的miR-17~92cluster基因的重復(fù)突變及染色體16q21的CDH11基因的缺失突變等[44-47]。
3.12.4 RB的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
一代測(cè)序篩查RB1可以確定70%~75%的RB患者,另有8%~16%為中、大片段插入/缺失。一代測(cè)序陰性可以通過qPCR、MLPA或者基因特異的微陣列檢測(cè)確定。通過以上檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)致病基因變異時(shí)可進(jìn)行WES或WGS測(cè)序[48]。
3.13 Leber先天黑矇
3.13.1 Leber先天黑矇的臨床特征
Leber先天黑矇(Leber congenital amaurosis,LCA)是一種嚴(yán)重致盲的遺傳性視網(wǎng)膜疾病,患兒在出生時(shí)或出生后不久即有嚴(yán)重的視力障礙,可伴有眼球震顫、黑矇瞳孔、畏光等。ERG各波記錄不到或者嚴(yán)重降低[49]。LCA的眼底表現(xiàn)多樣,存在一定的基因型-表型相關(guān)性[50-52]。
3.13.2 LCA的遺傳特征
目前確定25個(gè)基因與LCA發(fā)病相關(guān),這些基因編碼的蛋白具有多種功能,能解釋約70%的病例。多數(shù)LCA患者為常染色體隱性遺傳,少數(shù)患者為常染色體顯性遺傳。西方人群中多見的致病基因?yàn)镃EP290、GUCY2D和CRB1[53],而我們的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示CRB1、GUCY2D和RPGRIP1是常見的致病基因,分別占23%、14%和10%[54]。
3.13.3 LCA的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
LCA的遺傳檢測(cè)方案可選擇:(1)靶基因捕獲測(cè)序設(shè)計(jì)并構(gòu)建含有上述LCA致病基因及其他可疑致病基因,或鑒別診斷相關(guān)基因的靶基因捕獲芯片。(2)單個(gè)基因檢測(cè)對(duì)于臨床表型具有明顯指向性的患者可用一代測(cè)序檢測(cè)可疑候選基因單核苷酸突變及小片段插入/缺失突變,用qPCR或MLPA檢測(cè)大片段插入/缺失突變。(3)對(duì)于靶基因捕獲測(cè)序陰性的患者可采用WES或WGS測(cè)序方法。
3.14 無脈絡(luò)膜癥
3.14.1 無脈絡(luò)膜癥的臨床特征
無脈絡(luò)膜癥(choroideremia,CHM)是一種X連鎖隱性遺傳視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良眼病,以進(jìn)行性光感受器細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮及脈絡(luò)膜毛細(xì)血管萎縮為特征。國外文獻(xiàn)報(bào)道CHM患病率為1/50 000~1/100 000[55],我國尚無流行病學(xué)調(diào)查資料。男性患者兒童期即可出現(xiàn)夜盲,隨后出現(xiàn)進(jìn)行性周邊視野缺損,病變累及黃斑時(shí)出現(xiàn)中心視力下降和色覺異常。眼底可見廣泛的脈絡(luò)膜萎縮以及對(duì)應(yīng)區(qū)域的視網(wǎng)膜色素上皮萎縮。
3.14.2 CHM的遺傳特點(diǎn)
CHM致病基因?yàn)镃HM基因,其編碼的REP-1蛋白參與細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)[56]。已報(bào)道的CHM基因突變有200余種。北京協(xié)和醫(yī)院的數(shù)據(jù)顯示,約85%的CHM基因突變歸結(jié)于無義/錯(cuò)義突變、剪接突變、小片段缺失、小片段插入及小插入缺失,約20%的基因突變歸結(jié)于大片段缺失及大片段插入/重復(fù)[57]。此類突變很難被傳統(tǒng)的Sanger測(cè)序所發(fā)現(xiàn)。
3.14.3 CHM的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
首先可借助Sanger測(cè)序?qū)HM基因的15個(gè)外顯子和外顯子-內(nèi)含子結(jié)合區(qū)進(jìn)行測(cè)序,未發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)者可進(jìn)一步用MLPA或qPCR檢測(cè)大片段突變[58]。上述檢測(cè)結(jié)果陰性者可采用WES或WGS測(cè)序方法。
3.15 視網(wǎng)膜劈裂癥
3.15.1 視網(wǎng)膜劈裂癥的臨床特征
視網(wǎng)膜劈裂癥(X-linked retinoschisis,XLRS)是一種X性連鎖隱性遺傳的視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良疾病,國外文獻(xiàn)報(bào)道其患病率為1/5 000~1/20 000[59],我國尚無流行病學(xué)資料。男性患者兒童期即可出現(xiàn)視力下降,但視力下降的程度差異大,多數(shù)患者的視力為0.15~0.30。XLRS的典型眼底特征包括黃斑輪輻樣改變(黃斑劈裂)和周邊視網(wǎng)膜劈裂。視網(wǎng)膜劈裂主要發(fā)生于視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層,OCT檢查可確定劈裂程度。XLRS患者ERG呈負(fù)波形,即a波振幅正?;蜉p度下降,b波振幅明顯下降。XLRS可并發(fā)玻璃體出血和視網(wǎng)膜脫離,加重視力下降。
3.15.2 XLRS的遺傳特點(diǎn)
XLRS致病基因?yàn)镽S1基因,主要在視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞和雙極細(xì)胞中表達(dá),其編碼的retinoschisin蛋白與細(xì)胞黏附和細(xì)胞間的相互作用有關(guān),在維持視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性方面起重要作用[60]。目前已報(bào)道RS1基因的相關(guān)變異有200余種,其中約81%的變異為錯(cuò)義變異,其他變異類型包括無義突變、小片段缺失插入和大片度重復(fù)[61]。
3.15.3 XLRS的基因檢測(cè)關(guān)注點(diǎn)
首先可借助Sanger測(cè)序?qū)S1基因的6個(gè)外顯子和外顯子-內(nèi)含子結(jié)合區(qū)進(jìn)行測(cè)序,未發(fā)現(xiàn)變異者可進(jìn)一步用MLPA或qPCR檢測(cè)大片段變異。上述檢測(cè)結(jié)果陰性的患者可采用WES或WGS測(cè)序方法。4 眼遺傳病基因檢測(cè)的意義
眼遺傳病基因檢測(cè)的意義在于多數(shù)眼遺傳病是嚴(yán)重不可逆的致盲眼病,患者罹患后終生受累。無論父母有無該病,其同胞及后代均有發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)。若能通過基因檢測(cè)確定致病基因及其突變則可以:(1)協(xié)助明確診斷,排除其他相關(guān)疾病;(2)了解疾病的基因特異自然病程,指導(dǎo)患者提前進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)和生活技能的培訓(xùn),對(duì)可能的并發(fā)癥采取針對(duì)性防治措施;(3)以此為指標(biāo)開展遺傳咨詢和生育指導(dǎo),避免再發(fā)風(fēng)險(xiǎn);(4)患者有可能及時(shí)參與針對(duì)該基因突變的基因治療。
聲明:本共識(shí)涉及的內(nèi)容與任何相關(guān)的檢測(cè)公司、診斷設(shè)備廠商及銷售商不存在任何經(jīng)濟(jì)利益
參與共識(shí)意見形成的專家小組成員:
姚鳳霞 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院臨床遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室
李楊 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院 北京市眼科研究所
李寧 東北京市兒童醫(yī)院
王慧 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院
肖銳 美國貝勒醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系
羅學(xué)廷 上海市領(lǐng)先人民醫(yī)院
金子兵 溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院
趙晨 復(fù)旦大學(xué)眼耳鼻喉 醫(yī)院
陳睿 美國貝勒醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系
張清炯 廣州中山大學(xué)中山眼科中心
睢瑞芳 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院眼科 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院罕見病研究中心
什么時(shí)候應(yīng)當(dāng)做眼科遺傳病基因檢測(cè)?
到哪兒做眼科遺傳病基因檢測(cè)?
眼科遺傳病基因檢測(cè)項(xiàng)目和流程
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