近期，在《Genetics in Medicine》雜志上發表了題為“Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome”的文章，該研究團隊對5000多名疑似馬凡綜合征（MFS）的患者進行了分子檢測，發現1961名患者至少攜帶1種FBN1雜合致病性變異。其中5例有癥狀的MFS患者，攜帶5種不同的FBN1嵌合致病性變異。這5例散發性嵌合患者均表現出典型的MFS特征。結合文獻，這些罕見的發現涉及單核苷酸變異和拷貝數變異。
背景介紹
馬凡綜合征（MIM 154700，MFS）是一種遺傳性結締組織疾病，發病率約為1/5000。在這種疾病中，許多系統都會受到表型變化和致命并發癥的影響，如心血管（胸主動脈瘤和夾層）；眼睛（晶狀體異位）；骨骼（具有可識別的特征，如脊柱側凸、蜘蛛指（趾）、漏斗胸、雞胸等）。在大多數MFS患者中發現FBN1(編碼原纖維蛋白1)基因的雜合致病變異。
由于合子后的新發變異，從單個受精卵發育而來的個體具有兩個或更多不同基因型的細胞群，這種個體稱為嵌合體。變異可以發生在體細胞中并且只包含在少數組織中（體細胞嵌合），它可以發生在生殖細胞中（生殖細胞/性腺嵌合），或者它可以發生在產生體細胞和生殖細胞混合嵌合的早期前體細胞中（生殖細胞和體細胞均發生嵌合）。
研究對象
臨床診斷以修訂的Ghent病理學為基礎。1996年至2020年間，對全國范圍內5000多名未經篩選的疑似MFS患者進行分子診斷。
研究方法
通過Sanger測序或下一代測序（NGS）捕獲panel（28個基因）檢測，且同批實驗的24名患者數據進行拷貝數變異（CNV）分析。
研究結果
對5000多名疑似MFS患者進行了分子檢測，發現1961名患者至少攜帶1種FBN1雜合致病性變異。其中65%的患者有家族史，而其余散發的病例中，有258例患者被證實是新發病例，占所有患者的13%（如圖1）。此外，有23例患者發現了親本嵌合體，特別地，MFS中報道的第一個病例是體細胞和生殖細胞嵌合體。在臨床層面，23例患者均無癥狀。在文獻中，只有2例有癥狀的MFS患者攜帶FBN1嵌合致病性變異。
圖1. 在實驗室檢測到FBN1致病性變異的所有馬凡綜合征（MFS）患者中，散發性和家族性病例的分布
然而，其中5例有癥狀的MFS患者，攜帶5種不同的FBN1嵌合致病性變異。在這5例病例中，整個FBN1基因的覆蓋深度最小為90 reads（平均深度：患者1至5分別為422、453、478、235和927）。在4例病例中（患者1至4）鑒定出4種不同的單核苷酸變異，等位基因分數異常低（分別為26%、18%、20%和24%）。利用靶向Sanger測序和PCR以及適當的酶切證實了這些嵌合變異的存在（如圖2）。
圖2. 患者1和2的嵌合致病性變異確認的結果
注：外顯子24（患者1，a）和外顯子25（患者2，d）的靶向Sanger測序。患者3和4獲得了相似的測序圖譜。使用MspI酶（患者1，b，c）或TaaI酶（患者2，e，f）的酶切圖譜和酶切結果。
在患者1中發現的變異（c.3037G>A–p[Gly1013Arg]）影響一個高度保守的甘氨酸，在轉化生長因子-β結合蛋白域3中是一致的，并且已經在UMD-FBN1數據庫中的10個先證者中報道這個變異。患者2在內含子25中檢測到一個內含子變異（c.3208+2T>A）。這種變異影響內含子25的一致供體剪接位點，預計會導致內含子的異常剪接，對蛋白水平產生重大影響。在患者3和4中發現的兩種嵌合變異分別影響鈣結合表皮生長因子域12和19中的半胱氨酸。已知這兩種致病性變異（已經在UMD-FBN1數據庫中報道過）影響固有二硫鍵的形成且破壞結構域的構象。在CNV分析過程中，患者5 CNV比率為中間值（范圍為0.73到0.78），因此懷疑其存在FBN1基因外顯子45到49的嵌合缺失（如圖3）。定量PCR證實，與對照組相比，外顯子45、47和49的相對數量為75-80%。通過長片段PCR檢測缺失斷點，發現一個9128bp的缺失（c.5546-750_6163 + 1205del）。這5個外顯子的缺失預計將導致206個氨基酸的框內缺失，但不能通過轉錄分析證實。
在臨床方面，這5例具有嵌合致病性變異的患者均為散發性病例。他們都沒有孩子，而且在有父母樣本的情況下，他們未受累的父母也未攜帶致病性變異。5例中有4例是在嬰兒期確診的，且表現出通常在雜合子患者中發現的典型MFS特征，伴有升主動脈擴張和/或晶狀體異位，且系統評分為6-9分。另1例（患者4）在48歲時接受A型主動脈夾層急診手術后確診，臨床檢查不完整。
圖3. 患者5中FBN1嵌合外顯子缺失的特征
注：（a）使用下一代測序（NGS）捕獲panel（28個基因）檢測拷貝數變異（CNV）的散點圖。（b）來自NGS的FBN1基因第42至52號外顯子的CNV比率數據。（c）外顯子49的相對定量（從左到右的樣本：患者母親、患者血樣1、患者血樣2、雜合缺失對照、陰性對照1、2和3）。外顯子45和47也獲得了類似的圖譜。（d）先證者FBN1基因缺失斷點的示意圖。
結論
在MFS患者的分子診斷中不應忽視嵌合致病性變異，并保證生物信息學分析中使用參數的適應性。目前5例有癥狀的MFS患者攜帶FBN1嵌合致病性變異，這進一步證實了一個事實，即明顯無癥狀的嵌合父母應進行完整的臨床檢查和定期的心血管隨訪。建議對于沒有發現單核苷酸致病性變異或外顯子缺失/重復的典型MFS患者，應由NGS捕獲panel檢測，并進行適當的變量調用分析。
參考文獻：Arnaud P, Morel H, Milleron O, et al. Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome. Genet Med. 2021 Jan 25.
關于主動脈病及相關檢測的更多介紹，詳見：
《Circulation Research主動脈病專欄：主動脈瘤形成的細胞學機制》
