17號(hào)染色體單親二體研究進(jìn)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(jī)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(shí)存在單親同二體和異二體）三種。UPD 主要致病機(jī)制是基因印記及隱性遺傳致病基因純合表達(dá)。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(diǎn)上的隱性遺傳致病基因純合表達(dá)，從而導(dǎo)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(hào)染色體UPD 更是罕見［3］。傳統(tǒng)概念認(rèn)為，除了存在印記基因和純合性隱性突變外，UPD 對(duì)臨床表型沒有很大的影響。Geneimprint 網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫顯示，17 號(hào)染色體存在TP53（17p13.1）印記基因，同時(shí)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(guān)報(bào)道。

關(guān)于17 號(hào)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(xì)胞中含有17p13.2-17pter 節(jié)段性UPD；39% 的血細(xì)胞中含17p11.2-17pter 節(jié)段性UPD；28% 的血細(xì)胞中有17q21.2-17qter；21% 的血細(xì)胞中含有17q22-17qter。SASAKI 等［5］從173 個(gè)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(gè)RefSeq 基因，但都沒有印記效應(yīng)［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(duì)染色體中有1 對(duì)，其概率為0.026 27［5］。

2019 年LABRIJN-MARKS 等［6］發(fā)現(xiàn)，17 號(hào)染色體完全UPD 和三例片段性單親同二體iUPD（17q）導(dǎo)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(cè)結(jié)果母親為突變基因雜合攜帶者，父親未發(fā)現(xiàn)該突變?；純篊 存在GAA 基因第5 外顯子序列改變，其先證者為致病性錯(cuò)義突變c.925G＞A，p.（Gly309Arg）的純合子；患兒D 表現(xiàn)為新發(fā)錯(cuò)義突變c.871C＞T，p.（Leu291Phe）純合子，其臨床相關(guān)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?；純篍 臨床表現(xiàn)為心肌肥厚，但不存在肌無力，實(shí)驗(yàn)室檢查酸α-葡糖苷酶在白細(xì)胞中活性減低，而在體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中檢測(cè)不到。對(duì)患兒E 的白細(xì)胞和成纖維細(xì)胞DNA 進(jìn)行GAA 基因分型，在兩個(gè)DNA 樣本中均觀察到一個(gè)正常的（母源性）和一個(gè)突變的（父源性）等位基因，其先證者為致病性錯(cuò)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 ?。┑?1%。全球新生兒罹患機(jī)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(zhǔn)確診斷依賴于家系的檢測(cè)。輕度或異常的常染色體隱性遺傳病表型應(yīng)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(hào)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(xì)胞微衛(wèi)星技術(shù)及11 個(gè)markers 家系確認(rèn)了17 號(hào)染色體來源于其母親。胎兒17 號(hào)染色體著絲粒區(qū)域純合、遠(yuǎn)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(hào)同源UPD?？紤]17 號(hào)染色體著絲粒區(qū)域可能不包含與生長發(fā)育相關(guān)的重要印記基因。

LEBRE 等［7］報(bào)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(hào)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(hào)染色體多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行了單倍型分析，結(jié)果顯示17 號(hào)染色體長臂和短臂近端一半的區(qū)域存在兩個(gè)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(gè)母源性等位基因。這些結(jié)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(yuǎn)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(gè)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(cè)pat iUPD17（17p13.3-17p13.1）是被人體耐受的。

LIEHR 等［9］報(bào)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(hào)染色體完全UPD 和3 例片段性單親同二體導(dǎo)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(jié)婚，3 歲時(shí)體外培養(yǎng)成纖維細(xì)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(xì)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(gè)月時(shí)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(gè)月大時(shí)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(gè)月時(shí)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(yùn)動(dòng)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?；純壕唧w臨床特征以及預(yù)后見表1。

表1 17 號(hào)染色體單親二倍體臨床表現(xiàn)及預(yù)后

3 治療與預(yù)后

目前對(duì)于UPD 尚無特效治療方法，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)患兒的護(hù)理，對(duì)癥支持治療，做好產(chǎn)前診斷顯得尤為重要。

Mat iUPD（17）導(dǎo)致的17p13.2 腎病型胱氨酸病，應(yīng)主要防治胱氨酸結(jié)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(dǎo)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(yù)后較差，局限性、病情輕的患兒預(yù)后尚好。龐貝氏癥嬰兒型一般預(yù)后不良，無法如期達(dá)到發(fā)育的標(biāo)準(zhǔn)，晚發(fā)型預(yù)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(jià)格昂貴，普通家庭的經(jīng)濟(jì)情況基本難以支持該藥物的使用。

4 實(shí)驗(yàn)室檢查

常規(guī)染色體核型分析可以檢測(cè)染色體數(shù)量和大片段結(jié)構(gòu)畸變，但不能識(shí)別單親二倍體。短串聯(lián)重復(fù)序列（short tandem repeat，STR）分布于整個(gè)人類基因組，平均每15 kb 就存在一個(gè)STR 基因座，其分布廣泛、信息量大、易于檢測(cè)，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(shù)（single nucleotide polymorphism array，SNP-array）是最近幾年新興的一種檢測(cè)方法，由于其省去了復(fù)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(jié)合父母雙親的SNP-array 技術(shù)能夠檢測(cè)UPD，因此日益受到臨床的重視和歡迎。不過受限于其技術(shù)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(shù)還包括特異性甲基化檢測(cè)、全外顯子測(cè)序和全基因組測(cè)序。當(dāng)能夠根據(jù)臨床表型預(yù)測(cè)到具體的UPD 時(shí)，可以用STR 或者特異性甲基化檢測(cè)；當(dāng)難以預(yù)測(cè)或欲查找隱性基因具體突變位點(diǎn)時(shí)，可用測(cè)序的方法。無論哪種檢測(cè)方法，最好能夠同時(shí)檢測(cè)父母雙方的基因組，以便核對(duì)驗(yàn)證及指導(dǎo)后續(xù)生育。

5 再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(duì)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(dá)1/2 000。完全性17 號(hào)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(jī)理包括3 種：①三體自救；②配體互補(bǔ)；③有絲分裂復(fù)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(xì)胞減數(shù)分裂過程，也可發(fā)生在體細(xì)胞有絲分裂過程。與完全性UPD 一樣，當(dāng)染色體片段或位點(diǎn)具有基因組印跡效應(yīng)，片段性UPD 就會(huì)導(dǎo)致疾病發(fā)生。運(yùn)用上述分子技術(shù)以確定UPD 的染色體來源，對(duì)于評(píng)估疾病的再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估有一定幫助。但是總的來說，由于UPD 在家族內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)非常低，作為上述情況引起的隱性疾病，其復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)與雙親攜帶者遺傳的25% 相比微不足道。17 號(hào)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(hào)染色體單親二倍體是微結(jié)構(gòu)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(xì)詢問先證者的癥狀學(xué)特征及遺傳家族史。②是否為近親結(jié)婚，如近親結(jié)婚則17 號(hào)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(cè)，并告知其父母。④如發(fā)現(xiàn)胎兒為17 號(hào)染色體單親二倍體，知情同意后其父母做進(jìn)一步分子遺傳學(xué)檢測(cè)，以確定胎兒17 號(hào)染色體單親二倍體的來源。⑤對(duì)遺傳診斷明確發(fā)生在上述區(qū)域的17 號(hào)染色體的單親二倍體，有再生育要求的家系進(jìn)行產(chǎn)前診斷，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行遺傳咨詢。⑥根據(jù)患兒病情制定治療方案。