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    賽?;蚬_課《幾種常見神經皮膚綜合征相關疾病基因突變研究簡介》
    2021-07-28

    賽?;蚬_課《幾種常見神經皮膚綜合征相關疾病基因突變研究簡介》



    各位老師好,我是范珊珊。今天很榮幸和各位老師一起探討一下與幾種常見神經皮膚綜合征相關的一些遺傳學知識。



    今天我們主要介紹6種臨床中常見的神經皮膚綜合征疾病,神經纖維瘤病、結節性硬化、遺傳性出血性毛細血管擴張癥、共濟失調性毛細血管擴張癥、腦面血管瘤、VHL綜合征。



    第一種:神經纖維瘤病,其主要分為2型,分別為神經纖維瘤病I型(NF1)和神經纖維瘤病II型(NF2)。



    神經纖維瘤1型是最常見的常染色體顯性遺傳疾病之一,發病率約是1:3000。


    與神經纖維瘤1型疾病最相關的基因是NF1,NF1基因屬于抑癌基因,全長339kbp,發生致病突變,導致基因產物神經纖維素結構和數量上的改變,從而使其抑癌功能減弱或喪失,導致腫瘤的發生。NF1基因突變頻率(~1:10,000),也是人類基因中,突變發生頻率最高的基因之一。NF1基因如若發生致病突變,其外顯率可達到100%。


    在所有已知檢出的NF1基因突變的患者當中,NF1基因的新發突變比例很高,約為50%,且在所有NF1相關研究報道中,沒有發現突變熱點區,也沒有相應的基因型和表型相關性的證據,但是有些報道顯示,如若NF1發生整個基因缺失,通常會造成相當嚴重的表型癥狀。



    這是發表于2015年,關于NF1基因突變檢測的一篇報道,該文章對109個來自于100個家族的臨床懷疑NF1型患者進行基因檢測,采用的方法是sanger,MLPA,cDNA測序。共在97個來自于89個家族的患者當中發現了NF1基因陽性突變,總體陽性檢出率是89%。在符合NIH的診斷標準的NF1患者與只呈現牛奶咖啡斑的患者當中,NF1基因的檢出率有明顯不同,分別是93%(70/75),和76%(19/25)。


    對檢出的NF1基因突變進行統計,共發現,21個無義突變,26個移碼突變,15個剪接位點突變,12個錯義突變,15個小片段的插入缺失。其中,使用MLPA方法共檢測到11個片段缺失,總體占比是11%,以往報道的NF1基因片段缺失占的比例在5-10%,與之吻合。在15號外顯子中檢測出的突變頻率很高。


    NF1基因突變檢測陰性的患者,可能存在以下幾個原因:


      • 存在其他基因突變的可能性,目前已知的與NF1相關的基因有:NF1、SPRED1、MSH6、RASA2、KIT、SDHD、PMS2、MLH1、MSH2、SDHB、SDHC等,該篇文章對陰性的患者樣本進行了SPRED1基因突變檢測,結果均為陰性;

      • 突變位于內含子區域,測序沒有覆蓋到;

      • 存在體細胞嵌合,若樣本為病變組織樣本,可能會提高陽性檢出率;

      • 其他疾病,臨床癥狀與NF1表型重合,如LEOPARD綜合征neurobromatosis-Noonan綜合征。


    神經纖維瘤病2型的遺傳方式也是常染色體顯性遺傳,發病率約是1:33000,目前已知的與神經纖維瘤病2型最相關的基因是NF2,基因全長114kbp。NF2基因的新發突變比例與NF1基因類似,也是約為50%。


    在已報到的NF2患者當中,NF2基因突變,包括點突變和缺失重復,總體檢出率約為72%,家系患者檢出率較高,為92%。已有研究顯示,一些陰性結果的可能原因:存在體細胞嵌合現象,該種情況可能會造成約25%-33%的患者出現假陰性結果,故采用病變組織樣本,會提高突變檢出率。在所有已知的NF2基因突變中,大片段缺失和重復約占10%-15%,突變范圍多在10-600kb。



    NF2患者當中,同一家族成員之間的表型差異要顯著低于不同家族間的差異,這預示著NF2疾病存在著比較明確的基因型和表型的相關性。目前,已知的NF2疾病嚴重程度與NF2基因突變類型之間的關系已比較明確


      • 無義突變、移碼突變通常會造成嚴重的表型,且與基因突變的位置無關。這種類型的突變通常會引起早期發病,并且會造成NF2相關的顱內腦膜瘤、椎管內腫瘤、周圍神經腫瘤的數目增加;

      • 剪接位點突變對應的表型有輕有重,與突變發生在NF2基因中的位置相關,攜帶1-5號外顯子剪接位點突變的患者表型要比攜帶11-15號外顯子剪接位點變異的患者表型嚴重;

      • 錯義突變對應的表型最輕;

      • NF2基因的大片段缺失導致的患者表型差異較大,有些情況很嚴重,而有些又會很輕。


    攜帶NF2基因突變的的個體,其外顯率接近100%。幾乎所有具有生殖系致病變異的個體都會在相應時間內起病,但發病年齡可隨變異的類型而不同;


    2015年,AdamHexter等發表的一篇文章,研究了1192名NF2患者,NF2基因突變類型與死亡率之間的關系,研究結果與表型嚴重程度與基因型之間的對應關系的結果類似。



    第二種:結節性硬化,包括結節性硬化I型(TSC1)和結節性硬化II型(TSC2)。



    結節性硬化癥是一種常染色體顯性遺傳性疾病,致病基因為TSC1和TSC2,其中TSC1基因定位于第9號染色體(9q34)、TSC2基因定位于第16號染色體(16p13.3)。


    TSC1基因含23個外顯子,編碼蛋白為Hamartin;TSC2基因含42個外顯子,編碼蛋白為Tuberin。Hamartin和Tuberin具有高度親和性,二者形成異源二聚體,其主要功能是抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路的信號轉導。mTOR在細胞生長和增殖中扮演中央調節者角色。此外,Hamartin和Tuberin還能夠單獨與多種蛋白質結合,參與一系列細胞生命活動的調節過程,但是其中多種過程的作用機制仍未闡明。結節性硬化癥患者TSC1或TSC2基因發生突變,影響Hamartin?Tuberin復合體功能,從而使mTOR信號轉導通路異常激活,進而引起多器官損害。



    起初認為TSC1和TSC2基因突變導致的疾病表型沒有太大差別,但是隨著研究的不斷深入,研究者們發現攜帶TSC2基因突變的患者表型要比TSC1的嚴重。散發病例(如一個家族中僅有一名患者)當中,多為攜帶TSC2基因突變,而TSC的患病大家系中,TSC1和TSC2出現頻率幾乎相同。


    在臨床診斷符合TSC診斷標準的患者當中,對應基因突變的總體檢出率是在75%-90%,在所有已鑒定的與TSC相關的致病突變中,TSC1基因突變約占20-30%,TSC2致病突變約占70-80%。


    在所有已知檢出的TSC基因突變的患者當中,新發突變比例很高,約為2/3。在經過對攜帶TSC1和TSC2致病基因突變的個體統計之后,發現攜帶TSC致病基因突變的個體,其外顯率接近100%,幾乎沒有攜帶致病突變而不發病的報道。



    第三種:遺傳性出血性毛細血管擴張癥(Hereditary hemorrhagic telangiectasia,HHT)。



    OMIM中報道與遺傳性出血性毛細血管擴張相關的基因目前有5個,分別對應5個不同的分型。遺傳性出血性毛細血管擴張的1/2/4/5型,對應的遺傳模式已經明確,是常染色體顯性遺傳,遺傳性出血性毛細血管擴張3型的遺傳模式還未明確。



    遺傳性出血性毛細血管擴張癥的發病率約是1/10,000。但是在所有已報道的與遺傳性出血性毛細血管擴張相關的基因報道中,ENG和ACVRL1/ALK1兩個基因,占了總共的85%左右,而突變類型為大片段缺失和重復的突變比例,分別占這兩個HTT疾病相關基因的10%左右。


    ENG和ALKl均編碼轉化生長因子β(transforming growth factory一β,TGF—β)家族的受體蛋白:ENG蛋白和ALK蛋白,這兩種受體蛋白主要在血管內皮細胞表面表達,在調節內皮細胞的增殖、分化、粘附、遷徙及細胞外基質的組成和構建上起著重要的作用。因此,ENG基因和ALK基因的突變導致了TGF一β受體蛋白的突變,影響了TGF—β介導的信號通路的正常傳導,從而導致血管發育不良而出現HHT。


    現有數據和報道顯示,對于遺傳性出血性毛細血管擴張癥的患者來說,沒有明確的基因突變與臨床表型相關性的支持證據,因為在現有報道中,同一個患病家系中,即使攜帶相同的基因突變,臨床表型也可能會存在很大不同。



    第4種:共濟失調性毛細血管擴張癥(Ataxia-telangiectasia,A-T)。



    共濟失調性毛細血管擴張癥,發病率約1/4萬至1/10萬,其遺傳模式與其他常見的神經皮膚綜合征疾病不同,屬于常染色體隱性遺傳。目前已知與該疾病最相關的基因是ATM,全長176kbp,編碼ATM蛋白激酶,在DNA的損傷修復當中起重要作用。ATM蛋白激酶的活性與A-T患者表型的嚴重程度相關,ATM蛋白激酶活性完全消失的患者會出現典型的A-T癥狀,而具有ATM激酶活性未完全消失的患者,表型會比較溫和或非典型。


    ATM基因突變除和A-T相關之外,還與淋巴瘤和乳腺癌的易感性相關。目前已知的ATM基因突變共有近千種,且報道A-T患者的病例報道中,復合雜合突變占多數,這種情況下,父母雙方各是一個雜合突變的攜帶者,而現有報道顯示,A-T患者的母親,如果是ATM基因雜合突變攜帶者的話,患乳腺癌的風險會明顯增高。


    A-T患者中,目前在已檢出陽性致病突變中的患者當中,ATM的點突變和小片段的插入缺失約占90%左右,大片段的缺失/重復約占1-2%。



    第5種:腦顏面血管瘤綜合征(Sturge-Weber Syndrome,SWS)。



    腦面血管瘤,發病率是在~1/20,000~1/50,000。與我們前邊所介紹的其他常見神經皮膚綜合征疾病不同,對于SWS疾病來說,目前OMIM中并沒有明確的遺傳學證據顯示其對應的遺傳模式,但是對于一些具有家系遺傳的病例報道中,確實有發現常染色體顯性遺傳和常染色體隱性遺傳的報道。目前關于SWS的基因檢測報道相關的文獻要明顯少于以上疾病,現已知的基因突變多是由基因的體細胞嵌合突變引起,所以這就涉及到基因檢測樣本的選取,對于該種疾病,一定要取到患病的組織樣本和對照才可進行相應的基因檢測。


    目前已知的與SWS相關的體細胞嵌合基因突變包括GNAQ和RASA1。


    目前有一個鑒定比較明確的與SWS疾病相關的體細胞突變的突變熱點:GNAQ基因的c.548G→A,p.Arg183Gln。有篇研究報道顯示,在對15個SWS患者的血液和患病組織成對樣本進行測序之后,共在12名患者的組織樣本當中檢測到了c.548G>A 的體細胞突變,出現頻率是80%(12/15),另一篇樣本量數為26個SWS的報道,該位點的檢出率是在88%(23/26)。同時該病對應的基因突變有另一特點,就是體細胞突變的頻率很低,在這篇15個樣本量的研究報道中,該變異位點的突變頻率分布是在3.6-8.9%。在未檢測到該位點變異的其他3名患者當中未發現GNAQ基因的其他位置的變異信息。這些結果都預示著c.548G>A 該位點可能是SWS患者當中主要的基因變異因素,同時也存在著其他基因突變導致SWS的可能性。



    第6種:VHL綜合征(Von Hippel-Lindau Syndrome,VHL)。



    Von Hippel-Lindau(VHL)綜合征是一種較為罕見的常染色體顯性遺傳疾病,可引起包括中樞神經系統在內的多系統腫瘤.VHL基因是一種抑癌基因,VHL綜合征由VHL基因突變引起,VHL基因通過促進缺氧誘導因子1α(HIF-1α)降解導致疾病發生,它通過編碼VHL蛋白來調控其mRNA,在缺氧條件下,導致血管內皮生長因子過表達,影響腫瘤的生長浸潤。除VHL 基因之外,其調節的基因-細胞周期素 D1 基因CCND1的變異也可致 VHL 綜合征的發生。VHL綜合征中,denovo 突變的比例要明顯少于NF和TSC,在已報道的文獻中顯示,VHL綜合征的患者有約80%的個體的致病突變是遺傳自患病的雙親之一,僅有20%是denovo突變。


    VHL基因致病突變的外顯率是特別高的,幾乎凡是攜帶VHL基因致病突變的個體在65歲之前均會出現癥狀。



    VHL 綜合征表型可分為兩型:1 型 (無嗜鉻細胞瘤),2 型(有嗜鉻細胞瘤),其中 VHL2 型又分為3 個亞型,2A 型有嗜鉻細胞瘤和 CNS 血管母細胞瘤,不伴 RCC(血管母細胞瘤和腎細胞癌 (renal cell carcinoma,RCC) );2B 型伴 RCC;而 2C 型僅有嗜鉻細胞瘤。VHL 綜合征1型主要是與VHL基因的微缺失/插入、缺失、無義或剪切位點突變有關,VHL2 型主要是和VHL基因的錯義突變有關。


    2010年的一篇報道中,對945個VHL綜合征的患病家系進行了測序,突變譜分別是錯義突變-52%,移碼突變-13%,無義突變-11%,小片段插入缺失-6%,大片段插入缺失-11%,剪接位點突變-7%。許多研究證實,VHL疾病的嗜鉻細胞瘤的癥狀特征比起該疾病出現的其他癥狀,與基因變異之間更具有相關性。該篇研究顯示,VHL綜合征中癥狀有嗜鉻細胞瘤的患者有83.5%攜帶VHL基因的錯義突變,而癥狀無嗜鉻細胞瘤的家系中攜帶截短突變的比例要高于錯義突變。



    以上就是關于6種神經皮膚綜合征基因突變相關研究的一些簡介,神經皮膚綜合征類疾病,除去一些特殊情況之外,在分子遺傳學中有以下4個特征:


      • 遺傳模式多為常染色體顯性遺傳;

      • 檢出致病基因突變中,新生突變的比例很高,比如NF為~50%,TSC為~67%等;

      • 致病基因突變的外顯率非常高,好多能達到100%,如NF、TSC,VHL綜合征等,這種情況下只要個體攜帶這些基因的致病突變,基本上就會患??;

      • 體細胞嵌合突變在神經皮膚綜合征中很常見,這個也是該類疾病的有些血液樣本檢測不到基因突變的一個重要原因,所以對于這一類疾病來說,如果能提供患病組織樣本,將會提高陽性突變的檢出率。



    因為神經皮膚綜合征類疾病的遺傳模式多為常染色體顯性遺傳,所以今天我們主要講一下常染色體顯性遺傳類疾病的遺傳咨詢。



    常染色體遺傳病是指決定該病的基因位于第1—22號常染色體上,患病與性別無關。常染色體顯性遺傳?。ˋutosomaldominant--AD):等位基因之一突變,雜合狀態下即可發病。


    在常染色體顯性遺傳病的家系中最常見的是一個患者和一個正常人之間的婚配。假設顯性致病基因為A,隱性正?;驗閍,最常見的常染色體顯性遺傳病患者的基因型則為Aa,因為只有當父母均是該遺傳病患者,才有1/4的可能生出AA型子女,而致病基因的攜帶頻率一般都很低,所以說這種婚配機會在現實生活中很難看到,所以常見的基因型是雜合型Aa。



    對于已確定常染色體顯性遺傳的先證者父母的基因突變情況,最主要的包括2種,一是父母之一為致病突變的攜帶者,將致病基因遺傳給了后代,二是出現了denovo突變,父母該基因檢測未見突變位點,但孩子出現了新發突變。



    若先證者的雙親擬再生育,其生育健康小孩的概率也必須建立在先證者致病基因突變已明確,父母對應的基因位點也明確的基礎上進行。


    若檢出先證者雙親之一為致病突變攜帶者,這種情況下,將致病突變遺傳給后代概率是50%。若雙親未攜帶致病突變,父母雙方均為正常個體,再生育患病小孩的概率很低,但會高于普通人群,因為不能排除生殖細胞嵌合的可能性。



    如果是該名患者與正常未攜帶突變的伴侶生育后代,其將致病突變遺傳給后代概率也是50%,但是如果生育了攜帶致病突變的子代,其是否患病和疾病的外顯率相關,如NF1,外顯率100%,即等位基因之一只要攜帶突變就會患病,但是疾病表型的嚴重程度可能不同。



    以上就是本次《幾種常見神經皮膚綜合征相關疾病基因突變研究簡介》課程,包括神經纖維瘤,結節硬化、腦面血管瘤、VHL綜合征、遺傳性出血性毛細血管擴張癥、共濟失調性性毛細血管擴張癥疾病的基因突變研究簡介,和常染色體顯性遺傳類疾病的遺傳咨詢。感謝各位老師在百忙之中抽出時間收聽我們這次課程。



     

    現場提問

    1.什么時候會考慮生殖細胞嵌合現象?


    答:新發突變的遺傳變異可以來自父母也可以是體細胞突變。在某些情況下,突變發生在人的卵細胞或精細胞中,但不存在于任何其他細胞中;在其他情況下,在卵細胞和精細胞結合后不久,在受精卵中發生突變,當受精卵分裂,每個生長的胚胎中的細胞都會有突變。當一個家系中,同一代出現多名相同疾病的患者,但是父母的血液樣本篩查檢測結果為陰性,這種情況下,我們就需要考慮生殖細胞嵌合現象了。


    2.對于這類疾病推薦什么基因檢測方式?


    答:神經皮膚綜合征類疾病突變類型多為點突變為主,大片段的插入缺失所占比例不高,所以從患者經濟學考慮的話,可以優先選取以檢測點突變為主的測序方式,比如全外顯子組測序或是基因panel,如果基因檢測結果是陰性的話,再考慮檢測大片段的插入缺失的MLPA或是基因芯片等。


    3.     所以說對于這類疾病的基因送檢樣本,最好是病變組織樣本?


    答:由于存在的體細胞突變嵌合現象,如果送檢血液樣本的話,可能會由于嵌合比例太低,導致血液樣本檢測不出,所以病變組織樣本會明顯增加陽性致病突變的檢出率。


     


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