1 例環狀22 號染色體伴22q13.3 微缺失綜合征患兒的遺傳學分析

汪偉偉，楊廣明，賀薷萱，陳哲暉，田亞平，楊艷玲，沈 鳴

1 解放軍總醫院醫學創新研究部，北京 100853；2 北京大學第一醫院 兒科，北京 100034

染色體異常包括染色體數目異常和結構異常，是導致遺傳性綜合征的重要原因。環狀染色體屬于染色體結構異常，多數為新發變異，新生兒發病率約為1/50 000[1]。D、G 組染色體最常形成環狀染色體[2]。22 號染色體屬于G 組染色體，其長臂近端區域存在低拷貝重復序列(low copy repeats，LCR)，因此容易斷裂并表現出相關疾病[3]。由于部分病例的缺失片段較小，傳統的G 顯帶技術很難發現，因此CMA 技術對染色體的微小變異檢測具有獨特的優勢。本研究應用CMA 技術聯合染色體核型分析對1 例22 號環狀染色體的患兒進行了遺傳學分析，現將結果報告如下。

對象與方法

1 研究對象 患兒，男，6 歲8 個月，2018 年因“行為異常”就診于北京大學第一醫院。患兒系第2 胎第2 產，足月順產，出生體質量3.5 kg，未有其他異常，Apgar 評分不詳。出生2 d 后曾因便血，伴納奶差入院。頭顱CT 考慮缺血缺氧性腦病(中度)，少量蛛網膜下腔出血。2 歲半會走，發熱抽搐數次。現智力、運動落后，自言自語，有時興奮，睡眠差，易感染。診斷為發育落后，自閉癥，癲癇。

2 染色體核型分析 經患兒父母知情同意后，抽取患兒靜脈血3 mL，采用肝素抗凝管，常規進行外周血淋巴細胞培養72 h，行高分辨染色體核型制備，G 顯帶，在顯微鏡下觀察并分析染色體核型。

3 SNP array分析采集患兒和父母外周血各3 mL，采用QIAamp DNA Blood mini kit 試劑盒(Qiagen 公司，德國)，按照試劑盒說明書進行DNA 提取。CMA 應用CytoScan 750K SNP Array微陣列芯片(美國Affymetrix 公司) 進行檢測，用Affymetrix Chromosome Analysis Suite Soft 軟件對檢測結果進行分析，檢索UCSC、NCBI、ClinGen和DECIPHER 等數據庫并查閱相關文獻，參考美國醫學遺傳學與基因組學學會(American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG) 2019 年指南，對芯片的檢測結果進行致病性分析。

結果

1 外周血染色體核型分析結果 患兒染色體G 顯帶核型分析結果為46,XY,r(22)(p13q13.3)(圖1)。

圖1 患兒染色體G 顯帶核型圖譜A：核型分布圖；B：核型排列圖；C：環狀22 號染色體模式圖Fig.1 Patient’s chromosome analysis by G-banding technique A:Metaphase chromosomes in a cell;B:G-banded karyogram;C:Idiogram of ring chromosome 22

2 CMA 檢測結果 患兒父母結果均未見異常，患兒在22 號染色體q13.31q13.33(46276401-51197766)區段存在4.9 Mb 的缺失，內含42 個OMIM 基因，包含SHANK3 基因(圖2)。

圖2 患兒CMA 檢測發現22q13.31q13.33 區存在4.9 Mb 缺失A：圖中紅色區域代表缺失；B：缺失區域包含關鍵基團SHANK3Fig.2 CMA identified a 4.9 Mb deletion at 22q13.3 A:Red area means deletion;B:The deletion includes the key gene SHANK3

討論

22 q13.3缺失綜合征(phelan McDermid syndrome，PMS)與22 號染色體長臂q13.3 區域缺失相關，被認為是自閉癥和智力障礙的常見原因之一。PMS 最早報道于1985 年[4]。隨后的數據表明，75% 的病例都存在22 號染色體長臂部分缺失[5-6]。1999 年，Dunham 等[7]確定了PMS 的3 個候選基因，分別是ACR、SHANK3 和RABL2B。2001 年，Bonaglia 等[8]報道的1 例PMS 患者因為僅涉及SHANK3 基因，從而認為SHANK3 可能是關鍵基因。2002 年Anderlid 等[9]通過熒光原位雜交技術將PMS 的關鍵區域縮小到了100 kb 區域。2003 年，Wilson 等[10]分析了56 例PMS 患者后，最終確認SHANK3 是PMS 的關鍵致病基因。

SHANK3 基因主要在大腦皮質和小腦中表達，轉錄的蛋白是谷氨酸能神經元突觸后密度蛋白的主要支架[11]。該蛋白被認為能夠促進神經元樹突棘的形成和生長，促進其功能[12]。因此，SHANK3 基因缺失或功能喪失(loss-of-function mutation，LOF) 被認為是PMS 神經學癥狀的原因[5,13]。PMS 患者臨床表現多樣，如肌張力減退、語言發育遲緩、自閉癥、頭面異常、并指和腎功能異常等[14-17]。相關研究證明癥狀的數量和嚴重程度與缺失片段的大小呈正相關[18-19]。SHANK3基因突變也會導致自閉癥和智力障礙[20-22]。且大多數LOF 突變都位于PDZ 和SAM 結構域之間，表明SAM 結構域對SHANK3 功能至關重要[23]。SHANK3 基因單倍劑量不足是該綜合征的主要致病原因[11]。

本例患兒的核型結果顯示22 號染色體呈環狀，但無法明確是否存在染色體片段的缺失以及缺失區域。對患兒和父母行CMA 發現，患兒22q13.3 存在4.9 Mb 的缺失，與22q13.3 缺失綜合征重疊，缺失區域涉及48 個蛋白質編碼基因，致病基因11個，包括ALG12、ARSA、MLC1、SCO2、SHANK3、TUBGCP6 等。父母未見缺失，說明本例患兒是新發突變，該患兒除有自閉癥相關癥狀外，還有癲癇癥狀，與部分報道一致[24-25]。

有學者觀察到PMS 患兒的運動和自主技能的退化通常在童年中期就表現出來[26]。但這些缺陷在年齡小的患者身上反而并不明顯[27]。這些認知發展也不會隨時間推移得到改善[28]。也有學者認為年齡的增長對PMS 患者的行為功能起到了改善作用[29]。

基于PMS 患者的不同臨床表型，通過對22q13末端缺失包含的108 個基因與臨床表型關系的研究，可為更深入地了解該綜合征提供信息[16]。