中國人群非綜合征型唇腭裂遺傳背景研究進展

孫思超，劉建國,2，王莉佳，王倩，李萍

(1 遵義醫科大學口腔學院, 遵義563000；2貴州省普通高等學校口腔疾病研究特色重點實驗室/遵義市口腔疾病研究重點實驗室；3遵義醫科大學醫學與科技學院；4遵義醫科大學醫學與生物學研究中心; 5遵義醫科大學附屬口腔醫院)

先天性唇腭裂(CLP)在臨床上根據是否伴發其他先天畸形分為綜合征型唇腭裂(SCL/P)和非綜合征型唇腭裂(NSCL/P)。SCL/P是由染色體畸變和單基因突變導致，伴有全身其他組織和器官的多發性畸形，以范德伍德綜合征(VWS)等形式出現的唇腭裂，目前部分SCL/P的病因已經明確。NSCL/P是人類最常見的先天畸形之一，是一種復雜的、由遺傳和環境因素相互作用所導致的多基因多因素遺傳病[1]。中國CLP的發病率為16.63/10 000，其中NSCL/P的發病率則高達14.23/10 000[2]。NSCL/P的發病率約為1/700，目前學界普遍認為其發病機制與遺傳及環境因素有關。不同國家地區、種族、民族間NSCL/P的遺傳背景不同。NSCL/P有關的遺傳背景主要有易感基因、單核苷酸多態性。目前，國內對NSCL/P的研究多著眼于IRF6、MTHFR、MSX1、TGF-α、RARα、BCL3、TGF-β3等與NSCL/P關系密切的傳統“熱門片段”，研究手段通常采用限制性片段長度多態性分析(RFLP)、微衛星多態性分析(SSR)、單鏈構象多態性分析(SSCP)、第一代測序等傳統技術[3]。隨新一代測序技術的發展，全基因組關聯分析(GWAS)等方法被運用到NSCL/P的病因研究中，新的易感基因和單核苷酸多態性(SNP)位點不斷見諸報道。現將中國人群NSCL/P的遺傳背景的最新研究進展綜述如下。

1 NSCL/P易感基因、染色體區域

最新發現的與中國人群NSCL/P的易感基因有關的主要有 ATP結合轉運4基因(ABCA4)、 肌腱膜纖維肉瘤癌基因同源物B(MAFB)、RhoGTP酶激活蛋白29(ARHGAP29)、 顆粒感頭狀基因-3(GRHL3)、甲狀腺腺瘤相關基因(THADA)、叉頭結構轉錄調控因子E1(FOXE1)、黏鈣素1基因(CDH1)、8q24區域等。

1.1 ABCA4 ABCA4位于染色體1p22.1區域，含有50個外顯子，是ATP結合轉運基因的一個亞型，又被稱為輻射蛋白和ABCR,負責編碼Rmp蛋白，主要承擔視網膜內信息的跨膜轉運和轉換，研究認為ABCA4基因的突變常導致了各類遺傳性視網膜變性疾病的發生[4]。Huang等[5]研究認為，rs560426不是我國南方漢族人群NSCL/P的易感位點。周忠偉等[6]在寧夏漢族人群中發現ABCA4基因的rs560426位點單核苷酸多態性與NSCL/P發生相關。

1.2 MAFB MAFB又稱KRML基因，位于染色體20q12區域,無內含子結構，可以編碼堿性亮氨酸拉鏈結構轉錄因子，這個因子對造血系統的調節具有重要作用，同時還可作為致癌基因參與骨髓瘤細胞的表達[7]。程紅球等[8]發現MAFB基因上的SNP位點rs1782094與中國南方漢族人群NSCL/P發病顯著相關。馬麗娟等[9]則驗證了MAFB基因的4個SNP(rs6072081、rs6065259、rs17820943、rs11696257)位點的變異與寧夏地區人群NSCL/P發病有較強的相關性。

1.3 ARHGAP29 ARHGAP29位于染色體1p22.1區域，臨近ABCA4基因，是一種GTP酶活化蛋白，與多種信號通路分子RhoA具有很強的親和力，參與上皮-間質轉化(EMT)的發生[10]。針對ARHGAP29的突變篩查發現8種有害突變 (包括1種框移突變和1種無義突變)，同時小鼠實驗證實，該基因在顱面部發育中表達，并且IRF6缺乏的小鼠ARHGAP29表達下降[11]。Letra等[12]在非西班牙裔白人中發現ARHGAP29的3種SNP(rs1541098、rs3789688和rs15765931)與NSCL/P相關。Liu等[13]從1p22十多個相關致病位點中確定了3個生物學功能致病的基因突變。

1.4 GRHL3 作為Grainyhead家族的成員,GRHL3主要在外胚層細胞尤其是上皮細胞的分化和遷移過程中發揮作用,參與傷口愈合、瞼裂愈合和胚胎神經管閉合等上皮細胞遷移過程[14]。有研究[15]認為GRHL3基因是與VWS發生相關的僅次于與IRF6第二易感基因，2016年兩項基于歐洲人群的研究發現GRHL3基因錯義突變與NSCPO的致病性密切相關，其顯著關聯的SNP位點是rs41268753[16]。隨后，國內Wang等[17]分別對GRHL3基因rs10903078、rs4638975和rs2486668、rs545809多態性位點與中國人群NSCL/P的相關性進行了研究，但并未得出兩者之間存在相關性，這可能與樣本的數量及種群的差異性有關。

1.5 THADA THADA位于染色體2p21區域，有38個外顯子，長度370 kb。THADA最早被發現是甲狀腺腺瘤的靶基因，與甲狀腺腺良性腫瘤有關[18]。Pan等[19]研究發現，在中國南方人群中THADA基因rs7590268與NSCL/P的發病呈強相關。李冬梅等[20]研究發現，THADA基因的rs7590268和rs6729902位點單核苷酸多態性與中國北方人群的NSCL/P發生相關。此基因多態性位點在中國南北人群中均發現與NSCL/P發病相關，說明THADA基因可能是一個與中國人群NSCL/P發病密切相關的候選基因。

1.6 FOXE1 FOXE1位于染色體9q22區域，是叉頭框轉錄因子家族成員之一，參與胚胎的發育過程。小鼠模型研究證實，FOXE1基因突變會導致腭裂和甲狀腺畸形。章根訊等[21]在寧夏回漢族人群中發現FOXE1基因的rs3758249、rs10217225和rs4460498位點與NSCL/P發生相關。Liu等[22]的研究發現SNP位點rs4460498和rs3758249位點與我國東北部人群中NSCL/P有強相關性，Duan等[23]的研究則驗證了我國西部漢族人群SNP位點rs894673、rs3758249和rs4460498與NSCL/P存在相關。

1.7 CDH1 CDH1位于染色體16q22.1區域，可編碼E鈣黏蛋白。CDH1基因突變與彌漫性胃癌、直腸癌、乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥有關。CDH1多態性與NSCL/P的關聯在國外人群中被觀察到[24]，在國內漢族人群中也發現CDH1和NSCL/P存在關聯[25]。

1.8 8q24區域 在染色體8q24.21上的一個640kb區段包含的多個SNP位點與NSCL/P致病有很強相關性,其中最具相關性一個SNP是rs987525(p<3.34×10-24)[26]，并且在波蘭、巴西、洪都拉斯、哥倫比亞NSCL/P人群中得到驗證[27]。而Xu等[28]發現廣東漢族人群、寧夏地區人群rs987525與NSCL/P的發生不相關。

2 GWAS在中國人群NSCL/P研究中的應用

GWAS是通過對大規模的群體(病例/對照)DNA樣本進行SNPs分型,從而尋找與復雜疾病相關的遺傳因素的研究方法。Sun等[29]首次在染色體區域16p13.3中鑒定出一個與中國人群NSCL/P密切相關的新位點rs8049367。該位點位于CREBBP基因和ADCY9基因間，CREBBP可作為轉錄因子通過P300蛋白共同參與胚胎發育過程[30]。研究[31]表明CREBBP-ADCY9區域間的缺失變異和Rubinstein-Taybi綜合癥的發生有關，這是一種常染色體顯性遺傳病，面部特征表現伴有唇裂或者腭裂。10q25.3、17p13.1、20q12和1q32.2等染色體區域與中國人NSCL/P發病有關。染色體10q25.3中的VAX1基因突變可導致顱面部畸形[32]；17p13.1中的NTNI基因參與神經系統的形成，并且在NSCL/P患者的牙髓干細胞中表達上調[33]；20q12中的MAFB基因與腭突融合有關。IRF6基因中的rs2235371位點較之此前報道rs646921位點與中國人群NSCL/P發生的相關性更高。

Yu等[34]對7 404例NSCL/P患者和16 059例不同種族正常對照組的進行個體研究，證實26個遺傳區域中41個SNP位點與唇腭裂相關，其中有14個是首次發現的新位點。這26個遺傳區域在中國人群NSCL/P患者中有10.94%的遺傳率，該研究還證實了不同種族的NSCL/P患者的遺傳背景存在明顯的異質性。新發現的區域包括：2p25.1，4p16.2，4q28.1，5p12，6p24.3，8p11.23，8q22.1，9q22.32，12q13.13，12q13.2，12q21.1，14q22.1，14q32.13，17q21.32。其中，4p16.2上有兩個關鍵位點參與MSX1基因的上游調節，而MSX1基因與腭裂和牙齒發育不全有關[35]；4q28.1中的SPRY1基因突變會導致小鼠面裂和腭裂的發生,5p12區域中的關鍵位點鄰近FGF10基因，該基因編碼的蛋白質參與EMT作用，敲除該基因會使小鼠產生腭裂[36]；6p24.3區域包括兩個潛在的唇腭裂易感基因OFCC1和TFAP2A ；8p11.23區域中的關鍵位點rs13317位于FGFR1基因的增強子區，在唇腭裂患者中可檢測到該基因突變[37]；9q22.32區域中的關鍵位點位于PTCH1基因的內含子區，其突變可引發Gorlin綜合癥，唇腭裂是其臨床表征之一[38]。12q13.2區域中的基因RPS26突變與唇腭裂的發生密切相關。14q32.13區域中的關鍵遺傳標記位于GSC基因和DICER1基因之間，GSC基因突變可導致外耳道閉鎖、下頜骨發育畸形等[39],而敲除DICER1基因的小鼠會表現出嚴重的顱面畸形和腭裂[40]。位于17q21.32的WNT9B也是關鍵的NSCL/P致病基因，它參與顱面部的發育過程，WNT9B突變的小鼠會發生CL/P[41]。2p25.1中有兩個關鍵標記位于TAF1B基因上游12 kb處，參與聚合酶Ⅰ(Pol Ⅰ)的轉錄[42]；8q22.1中的SNP rs957448與RAD54B基因中的rs12681366相關聯，而該基因在DNA修復中有重要作用[43]；12q13.13區域位點rs3741442位于KRT18基因下游500 bp處，此基因參與編碼細胞骨架蛋白并可在上皮細胞中特異性表達[44]；12q21.1區域的兩個SNP rs2304269和rs7967428位于TMEM19基因附近，可能與表皮膠質細胞形成有關；14q22.1 區域位點rs7148069位于功能未知的LINC00640基因附近。

綜上所述，NSCL/P是由遺傳和環境因素共同決定的復雜的多基因遺傳性疾病。ABCA4、MAFB、ARHGAP29、GRHL3、THADA、FOXE1、VAX1、 CDH1、8q24區域等基因是最新發現的我國NSCL/P的易感基因。 rs8049367、10q25.3、17p13.1、20q12和1q32.2等41個SNP位點是采用GWAS技術發現的與NSCL/P有關的單核苷酸位點。今后應在擴大研究范圍，增加樣本量的基礎上，采用不同測序分析技術精確全面定位，對基因與基因、基因與環境的相互作用在NSCL/P的發病中的作用進行深入研究。