17號染色體單親二體研究進展*

許晨霞，彭建明

（中山市博愛醫(yī)院 產(chǎn)前診斷中心，廣東 中山 528400）

1 概述

染色體單親二體（uniparental disomy，UPD）從形成機制上可分為單親同二體（uniparental isodisomy，iUPD，來自同一親體的同一染色體）、單親異二體（uniparental heterodisomy，hUPD，分別來自同一親體的兩條同源染色體）和混合型單親二體（mixUPD，同一條染色體上同時存在單親同二體和異二體）三種。UPD 主要致病機制是基因印記及隱性遺傳致病基因純合表達。孕婦高齡是UPD 的易感因素。UPD 使染色體或染色體某些片段位點上的隱性遺傳致病基因純合表達，從而導致疾病的發(fā)生。

目前通過無創(chuàng)產(chǎn)前篩查（non-invasive prenatal testing，NIPT）和有創(chuàng)產(chǎn)前診斷發(fā)現(xiàn)的完全型17 三體和嵌合型17 三體的病例十分少見［1-2］，17 號染色體UPD 更是罕見［3］。傳統(tǒng)概念認為，除了存在印記基因和純合性隱性突變外，UPD 對臨床表型沒有很大的影響。Geneimprint 網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫顯示，17 號染色體存在TP53（17p13.1）印記基因，同時存在其雜合性丟失（loss of heterozygosity，LOH）的記錄，但尚無明確的疾病相關報道。

關于17 號染色體UPD 的發(fā)生概率，2010 年RODRíGUEZ-SANTIAGO 等［4］研究發(fā)現(xiàn)其在正常人群中的發(fā)生概率：34% 的血細胞中含有17p13.2-17pter 節(jié)段性UPD；39% 的血細胞中含17p11.2-17pter 節(jié)段性UPD；28% 的血細胞中有17q21.2-17qter；21% 的血細胞中含有17q22-17qter。SASAKI 等［5］從173 個家系（trios）中鑒定出一例父源iUPD（17）（17p13.3-17p13.1），節(jié)段性UPD 發(fā)生率為0.57803%（1/173）。該區(qū)段包括233 個RefSeq 基因，但都沒有印記效應［5］。根據(jù)所研究的常染色體的數(shù)據(jù)，節(jié)段性UPD 發(fā)生率是每3 806 對染色體中有1 對，其概率為0.026 27［5］。

2019 年LABRIJN-MARKS 等［6］發(fā)現(xiàn)，17 號染色體完全UPD 和三例片段性單親同二體iUPD（17q）導致的龐貝氏癥（Pompe disease）病例。龐貝患兒B 在染色體17q25.2q25.3 的位置上GAA 基因的第13 外顯子表現(xiàn)為新發(fā)的純合無義突變c.1853G＞A。雙親檢測結果母親為突變基因雜合攜帶者，父親未發(fā)現(xiàn)該突變。患兒C 存在GAA 基因第5 外顯子序列改變，其先證者為致病性錯義突變c.925G＞A，p.（Gly309Arg）的純合子；患兒D 表現(xiàn)為新發(fā)錯義突變c.871C＞T，p.（Leu291Phe）純合子，其臨床相關性尚不清楚。所有病例均表現(xiàn)為患兒母親攜帶變異、父親沒有檢查到突變。患兒E 臨床表現(xiàn)為心肌肥厚，但不存在肌無力，實驗室檢查酸α-葡糖苷酶在白細胞中活性減低，而在體外培養(yǎng)的成纖維細胞中檢測不到。對患兒E 的白細胞和成纖維細胞DNA 進行GAA 基因分型，在兩個DNA 樣本中均觀察到一個正常的（母源性）和一個突變的（父源性）等位基因，其先證者為致病性錯義突變體c.925G＞A，p.（Gly309Arg）。UPD（17）病例占純合子糖原貯積病Ⅱ型（Pompe 病）的11%。全球新生兒罹患機率約在1∶40 000 或0.0025% 左右，不同的地區(qū)有所差異，例如在非洲裔的美國人中，發(fā)生率略高約為1∶14 000；而在中國的發(fā)生率則約為五萬分之一［6］。

DNA 準確診斷依賴于家系的檢測。輕度或異常的常染色體隱性遺傳病表型應注意嵌合節(jié)段性iUPD 的可能性。

2 臨床特征

GENUARDI 等［3］在羊水培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)的1 例17號染色體母源性UPD（mat UPD17）病例，2 歲隨訪未見生長與心理異常，通過淋巴細胞微衛(wèi)星技術及11 個markers 家系確認了17 號染色體來源于其母親。胎兒17 號染色體著絲粒區(qū)域純合、遠端雜合證明減數(shù)分裂二期不分離。三體自救形成UPD 及部分母源性17 號同源UPD。考慮17 號染色體著絲粒區(qū)域可能不包含與生長發(fā)育相關的重要印記基因。

LEBRE 等［7］報道一名mat UPD17 的兩歲半女童，其臨床表型為腎病型胱氨酸病。該女童17 號染色體存在57 kb 純合性缺失，缺失片段包括了CTNS 基因，這種病例常見于歐洲人群。先證者的母親為雜合性缺失，而父親沒有攜帶這種缺失。用橫跨整條17 號染色體多態(tài)性標記進行了單倍型分析，結果顯示17 號染色體長臂和短臂近端一半的區(qū)域存在兩個母源性等位基因，但沒有父源性等位基因，在17 短臂末端只有一個母源性等位基因。這些結果提示女童17 長臂和短臂近端存在母源性單親異二體，17 短臂遠端存在母源性單親同二體。該研究首次在胱氨酸病中發(fā)現(xiàn)了17 短臂母源性單親同二體。

NATSUGA 等［8］發(fā)現(xiàn)1 例父源性iUPD17（pat iUPD17），該患兒由于17q25.1 區(qū)域的基因ITGB4突變出現(xiàn)罕見的隱性遺傳病交界性大皰性表皮松懈癥（epidermolysis bullosa，EB）。

SASAKI 等［5］從173 個家系中（trios）鑒定出一例父源性節(jié)段性iUPD17（17p13.3-17p13.1）。該名男性表型正常，據(jù)此推測pat iUPD17（17p13.3-17p13.1）是被人體耐受的。

LIEHR 等［9］報道1 例完全性和1 例節(jié)段性母源性UPD（17），未發(fā)現(xiàn)被iUPD 激活的基因。

LABRIJN-MARKS 等［6］發(fā)現(xiàn)1 例17 號染色體完全UPD 和3 例片段性單親同二體導致的龐貝氏癥。該文中患兒B、C、D 均是mat UPD，患兒B父母系堂兄妹近親結婚，3 歲時體外培養(yǎng)成纖維細胞缺乏酸性α-糖苷酶；患兒C 出生后6 周5 天因呼吸困難住院，隨后在體外培養(yǎng)的成纖維細胞缺乏酸性α-葡糖苷酶而診斷為龐貝疾病，該患兒因心肌病和肝脾腫大，入院后第11 天開始肌酶替代治療，但因病情惡化于3 周后死亡；患兒D 是一名斯堪的納維亞混合血統(tǒng)兒童，16 個月時因肥厚型心肌病和廣義肌無力、酸性α-葡糖苷酶不足被診斷患有龐貝病，從17 個月大時開始接受肌酶治療；患兒E 是pat UPD，其母親自然受孕后順產(chǎn)，產(chǎn)前超聲懷疑有持續(xù)性的左上腔靜脈，患兒在2歲5 個月時心臟超聲檢查發(fā)現(xiàn)左心室肥厚，后來發(fā)展為雙心室心肌肥厚。該患兒運動發(fā)育和力量正常，不存在肌無力和其他臨床癥狀，該案例特殊。患兒具體臨床特征以及預后見表1。

表1 17 號染色體單親二倍體臨床表現(xiàn)及預后

3 治療與預后

目前對于UPD 尚無特效治療方法，應加強對患兒的護理，對癥支持治療，做好產(chǎn)前診斷顯得尤為重要。

Mat iUPD（17）導致的17p13.2 腎病型胱氨酸病，應主要防治胱氨酸結石的形成及其并發(fā)癥。pat iUPD（17）患兒其17q25.1 的基因ITGB4 發(fā)生突變，導致的各型遺傳型交界性EB，目前均無特效治療方法，其中全身性和產(chǎn)生合并癥的患兒預后較差，局限性、病情輕的患兒預后尚好。龐貝氏癥嬰兒型一般預后不良，無法如期達到發(fā)育的標準，晚發(fā)型預后較好龐貝氏癥則使用Myozyme（美國Genzyme 公司）藥物治療，但由于只是替代治療，目前并不能從根本上治愈該疾病，而且由于其價格昂貴，普通家庭的經(jīng)濟情況基本難以支持該藥物的使用。

4 實驗室檢查

常規(guī)染色體核型分析可以檢測染色體數(shù)量和大片段結構畸變，但不能識別單親二倍體。短串聯(lián)重復序列（short tandem repeat，STR）分布于整個人類基因組，平均每15 kb 就存在一個STR 基因座，其分布廣泛、信息量大、易于檢測，是繼限制性片段長度多態(tài)性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）之后的第二代遺傳記，可用于UPD 的來源分析。單核苷酸多態(tài)性-微陣列技術（single nucleotide polymorphism array，SNP-array）是最近幾年新興的一種檢測方法，由于其省去了復雜繁瑣的培養(yǎng)環(huán)節(jié)、分辨率高（核型分析的近千倍），可以發(fā)現(xiàn)拷貝數(shù)的改變和雜合性丟失，結合父母雙親的SNP-array 技術能夠檢測UPD，因此日益受到臨床的重視和歡迎。不過受限于其技術原理，無法發(fā)現(xiàn)探針未覆蓋區(qū)域的染色體畸變，故而限制了發(fā)現(xiàn)新染色體疾病的可能。目前常用的診斷技術還包括特異性甲基化檢測、全外顯子測序和全基因組測序。當能夠根據(jù)臨床表型預測到具體的UPD 時，可以用STR 或者特異性甲基化檢測；當難以預測或欲查找隱性基因具體突變位點時，可用測序的方法。無論哪種檢測方法，最好能夠同時檢測父母雙方的基因組，以便核對驗證及指導后續(xù)生育。

5 再發(fā)風險評估及遺傳咨詢意見

有研究表明UPD 的發(fā)生率大約為1/3 500 到1/5 000，最近NAKKA 等［10］對440 多萬份樣本研究后發(fā)現(xiàn)，UPD 在活產(chǎn)兒中的發(fā)生率可達1/2 000。完全性17 號染色體的UPD 非常罕見，極少的病例是節(jié)段性UPD（17）。完全性UPD 的發(fā)生機理包括3 種：①三體自救；②配體互補；③有絲分裂復制。理論上由三體自救發(fā)生單親二倍體的概率是1/3。片段性UPD 既可以發(fā)生在生殖細胞減數(shù)分裂過程，也可發(fā)生在體細胞有絲分裂過程。與完全性UPD 一樣，當染色體片段或位點具有基因組印跡效應，片段性UPD 就會導致疾病發(fā)生。運用上述分子技術以確定UPD 的染色體來源，對于評估疾病的再發(fā)風險的評估有一定幫助。但是總的來說，由于UPD 在家族內(nèi)重復出現(xiàn)的風險非常低，作為上述情況引起的隱性疾病，其復發(fā)風險與雙親攜帶者遺傳的25% 相比微不足道。17 號染色體UPD 的臨床表型可以從完全沒有癥狀到有致死性的臨床表型，這樣也就大大增加了遺傳咨詢的難度，只能根據(jù)已有的病例來給出合適的建議。

17 號染色體單親二倍體是微結構異常病，診療過程通常包括以下環(huán)節(jié)：①如果有先證者，詳細詢問先證者的癥狀學特征及遺傳家族史。②是否為近親結婚，如近親結婚則17 號染色體單親二倍體發(fā)生率提高。③發(fā)生在17q25.2-q25.3、17p13.2、17q25.1 區(qū)域的單親二倍體則可能出現(xiàn)表1中的臨床表現(xiàn)，建議密切超聲監(jiān)測，并告知其父母。④如發(fā)現(xiàn)胎兒為17 號染色體單親二倍體，知情同意后其父母做進一步分子遺傳學檢測，以確定胎兒17 號染色體單親二倍體的來源。⑤對遺傳診斷明確發(fā)生在上述區(qū)域的17 號染色體的單親二倍體，有再生育要求的家系進行產(chǎn)前診斷，根據(jù)結果進行遺傳咨詢。⑥根據(jù)患兒病情制定治療方案。