1例基因KIF1A錯義突變致常染色體顯性智力障礙9型病例報道

沈茹 蔣鴻超 吳建敏 楊曉紅 張林 段麗芬 李海波

常染色體顯性智力障礙9 型（Autosomal dominant mental disorder type 9，MRD9）是一種常染色體顯性遺傳病，目前報道的文獻非常少，它是由于染色體2q37 肌動蛋白家族1A（Kinesin family member 1A，KIF1A）基因突變引起的智力障礙（OMIM：614255）［1］。KIF1A基因突變可以導致常染色體顯性遺傳痙攣性截癱［2-3］，遺傳性感覺和自主神經病變2 型（HSAN2）（OMIM：614213），可導致自閉癥和多動癥并伴有感覺障礙和痙攣性截癱［4］，也可導致非綜合征和綜合征性智力障礙（MRD9）［5］。MRD9 的智力障礙和步態不穩是進行性的，發生在嬰兒期早期，嚴重程度不一［6］。如果能夠早期確診后對患兒的生長發育進行干預和對癥處理，對腳部畸形的矯正和后期患兒的康復起到至關重要的作用。目前雖然已經有報道KIF1A基因突變能夠導致MRD9。也有研究證實KIF1A基因突變導致常染色體顯性遺傳，如KIF1A運動域的新發突變（p.S69L）主要由痙攣性截癱形式的父親遺傳給兒子［7］，另一個文獻同樣報道KIF1A雜合變異體在一個HSP 顯性分離模式的家族中被發現［8］，這些病例的主要表型也有發育遲緩和/或伴有小腦、大腦和/或視神經萎縮。目前KIF1A基因突變導致MRD9 的發病機制尚不明確，鑒別診斷非常困難，本次研究采用全外顯子測序發現了KIF1A基因新的致病位點，擴展了MRD9 基因型與臨床表型譜。

1 材料與方法

1.1 患者資料

患兒2019年6月到本院門診就診，患兒主訴是自幼行走不穩，步態異常易跌倒，語言表達差，外斜視；門診擬診雙下肢行走不穩待查，精神運動語言發育遲滯收入本院病房。

入院后對患兒進行全面檢查。患兒，女孩，G3P2，2014年10月在云南省墨江縣醫院出生。其母親產前檢查一切正常，在孕41 周順產。患兒出生體重3.2 kg，出生時無窒息，Apgar 評分10 分，喂養正常。生長發育史：8 個月開始爬；20月會站立；24 個月開始走，走路不穩，經常摔倒，早上較重；12 個月始出牙；12 個月始說話，但是至今已4 歲7個月只會說爸爸、媽媽簡單兩三個字的詞語。父母無親緣關系；家族遺傳史：患兒爺爺、兩個伯父和父親均為耳聾；患兒姐姐2010年出生，目光呆滯，反應遲鈍，智力語言明顯落后。目前患兒身高90 cm，體重14 kg，大小便可自理；咽反射基本正常；聽力正常。眼科檢查：看人時雙眼角膜向上，外斜視，無視神經萎縮跡象。神經系統檢查：步態異常，行走不穩，共濟運動檢查：指鼻試驗（-），跟膝脛試驗（-），Romberg 試驗（+）。雙側足內翻，沒有足下垂；四肢肌力正常，下肢肌張力正常，腹壁反射（+），膝反射（+），雙側自發巴氏征（+），頸無抵抗，布氏征（-），克氏征（-）。見圖1。

1.2 診療經過

1.2.1 臨床檢查

患兒入院后除了進行肝腎功、心肌酶和電解質等常規檢查外，還進行血糖、血氨、骨化二醇、銅藍蛋白、微量元素，鐵蛋白，血脂、腎功能、甲狀腺功能等代謝相關檢查；同時進行了顱腦及肢體的影象學檢查；以及心臟超聲和心電圖檢查。采集患兒的足跟血干血斑進行新生兒遺傳代謝病串聯質譜，及尿液的氣相質譜檢測。

1.2.2 全外顯子組基因測序

本研究通過了昆明醫科大學附屬昆明市兒童醫院醫學倫理委員會審查批準，征得患兒父母遺傳分析的知情同意。采集病人及其父母、姐姐和弟弟的外周血進行家系（Trios）測序和全外顯子組+拷貝數變異（CNV）檢測。

首先進行先證者及其家系的外周血提取基因組DNA，經片段化、連接接頭、擴增純化后，使用雜交捕獲方法制備DNA 文庫，然后采用高通量測序平臺（Illumina Novaseq6000，USA）檢測人類全外顯子組中20 099 個基因的外顯子區域及旁側內含子區域（20 bp）。將測序數據與人類基因組hg19（GRCh37）參考序列進行比對，并對目標區域的覆蓋度和測序質量進行評估。通過數據庫多重檢索，獲取與受檢者表型相關的1 523 個基因。參照2015年版美國醫學遺傳學與基因組學學會（ACMG）指南對變異進行致病性評估。本檢測分析了所列基因的大片段（連續2 個及以上外顯子）CNV，報告的CNV 均經正交試驗驗證（qPCR或MLPA）。當檢出的致病或可能致病變異存在于常染色體隱性基因中時，實驗室通過NGS 和/或Sanger 測序確保該基因編碼序列的覆蓋率達到100%。

1.2.3 測序數據分析及Sanger 測序驗證

公共數據庫（ESP6500，1000genomes，ExAC，GnomAD）用于過濾頻率高于0.001 的變異。使用四種軟件（PolyPhen-2、SIFT、CADD 和Mutation Taster）預測單核苷酸變異（single nucleotide variants，SNV）的致病性。測序后根據ACMG 指南致病性評估結合患兒臨床資料分別進行遺傳學分析。隨后根據WES 中發現的突變分別設計引物，進行PCR 擴增以進行Sanger 測序，驗證WES 的結果及遺傳模式。測序結果通過Mutation Surveyor軟件進行序列比對分析，并進行家系驗證。

2 結果

2.1 臨床結果

2.1.1 常規檢查結果患兒血液、尿液的串聯質譜檢查顯示結果無異常，排除患兒有遺傳代謝性疾病。

2.1.2 影像檢查結果

影像學檢查：顱腦+頸椎+腰骶椎MRI 平掃顯示雙側小腦半球體積減小，腦溝加深、增寬；第四腦室稍擴大。螺旋CT 顱腦平掃未見異常；周圍神經傳導功能：周圍神經運動傳導功能異常（左側CMAP 波幅稍低）。常規心臟彩超檢查未見異常。十二通道心電圖檢查為竇性心律，正常心電圖。胸部正側位片示雙肺紋理增多，心隔未見明顯異常。見圖2。

2.2 全外顯子組基因測序

測序結果發現一個與患兒臨床表型高度相關的基因KIF1A：c.914C＞T（p.Pro305Leu）（NM_004321.7）雜合錯義突變位點。此突變位點在KIF1A基因11 號外顯子區域，出現的雜合突變c.914C＞T 使編碼區第914 位堿基的胞嘧啶（C）變為胸腺嘧啶（T），該變異導致編碼蛋白的第305 位氨基酸的脯氨酸（Pro）變成亮氨酸（Leu）。

2.3 Sanger 測序驗證結果

Sanger 測序驗證結果顯示此患兒攜帶KIF1A：c.914C＞T（p.Pro305Leu）雜合突變，其父母均未攜帶，其姐姐及弟弟此位點均無突變，因此，該變異位點為新生變異。見圖3。

3 討論

基因突變位點KIF1A：c.914C＞T（p.Pro305Leu）（NM_004321.7）在一般人群數據庫gnomAD 中未收錄，該變異尚未在HGMD 數據庫收錄，為新發現的變異位點。通過Grantham's Distance 軟件預測提示脯氨酸和亮氨酸的理化性質差異中等（Grantham dist：98）［6-7］。氨基酸保守性分析表明，該位點的野生型氨基酸（Pro305）在分析的90 種脊椎動物中保守，表明該位點發生變異很大的可能將不被容忍，并可能對蛋白質的結構和/或功能產生不良影響。該錯義突變在3 種功能預測軟件中都提示有害（SIFT Score：0.001，Polyphen2 HVAR Score：0.999，Mutation Taster Score：1.1），根據ACMG 指南，該變異評級為疑似致病突變，根據患兒的臨床表現和基因分析結果，此患兒診斷為MRD9。

KIF1A基因新生突變致病有報道稱表型特征為中度至重度發育遲緩或智力落后，多數表現為小腦萎縮、視神經萎縮、軸索感覺運動神經病和痙攣性麻痹［6］。本例患者突變與MDR9 已經報道過的表型有相同的特征；MRI 顯示雙側小腦半球體積減小，腦溝加深、增寬，說明有小腦萎縮。步態異常和行走不穩的表型特征在MRD9 的OMIM 數據庫中均有描述，值得注意的是患者還存在雙側足內翻和自發巴氏征陽性，右足尤其明顯。本次病例出現的足內翻、自發巴氏征陽性、看人時角膜向上和外斜視都是MRD9 首次報道的表型。

KIF1A基因編碼特定于神經元的運動蛋白［9］，最早是在研究神經軸突的膜泡運輸時發現的，KIF1A主要負責神經系統里軸突上突觸囊泡前體的快速運輸，并且它介導的軸突運輸對神經的成長、存活和功能發揮有重要的作用［10-12］。疾病相關突變使突觸囊泡前體的KIF1A 運動和軸突順行轉運亢進，導致運動神經元受損［13］，因此走路不穩易摔倒、語言發育遲緩和智力落后為其主要臨床癥狀。本例患兒的原因可能與KIF1A基因突變使運動神經元受損相關。

盡管KIF1A基因突變已經在一些神經退行性疾病的家族中被描述過，但是兒童患病報道很少，對于KIF1A基因導致MRD9 的表型程度和致病機制的研究知之甚少。Hamdan et al 2011年報道的一個新生錯義突變（p.T99M）影響了發育遲緩和小腦萎縮兒童的KIF1A 結構域的ATP 結合位點［14］。為了確定Thr99Met 錯義突變是否影響KIF1A沿神經突的運動，曾經有研究者們使用不同的KIF1AMD-EGFP 融合構建轉染了大鼠初級海馬神經元，該突變被證明會影響KIF1A的運動活性［15］。因此，我們這例患兒發病的確切機制需要進一步的功能研究來充分闡明KIF1A變異的遺傳優勢和神經元類型特異性。

本次研究患兒有家族遺傳史，爺爺、爸爸和叔叔均為不同程度的耳聾。本研究結果說明MYT1L基因exon 15 堿基缺失發生6 個移碼突變后使翻譯停止導致的常染色體顯性精神發育遲滯39 型。因此，本研究也證實患兒與姐姐雖然都有先天性智力落后和發育遲緩缺陷，但是WES 顯示她們的致病基因明顯不同，所患疾病也不同。這也提示一個遺傳病家族成員中，可能同時存在多個遺傳學病因。