【佳学基因检测】软骨发育不全基因检测（Achondroplasia patients）

软骨发育不全基因检测导读：

软骨发育不全，在基因解码的过程中出现软骨发育不全”或“骨骼-皮肤-脑综合征”或“骨骼皮肤脑综合征“等说法。 是最常见的骨骼发育不良症，可导致儿童致命和致残的生长发育障碍，是由成纤维细胞生长因子受体 3 型基因 ( FGFR3 ) 突变引起的。软骨发育不全基因检测通过分析软骨发育不全、软骨发育不良（ACH）的临床特征和基因突变，以准确判断患者是否患有软骨发育不全（ACH)，并提高公众、医疗健康管理人员对该疾病的认识。在此次分析中，《骨科疾病的临床特征及其及基因检测案例分析》收录了467 名具有不同FGFR3突变的患者。在 138 名有性别信息的患者中，55 名（55/138，40%）为女性，83 名（83/138，60%）为男性。在有家族史的患者中，47 名（47/385，12%）有家族史，338 名（338/385，88%）患者为散发患者。患者年龄从新生儿到 36 岁不等。他们父亲的平均年龄为 37 ± 7 岁（范围为 31-53 岁）。患者来自 12 个国家和 2 个大洲，其中大多数是亚洲人（383/432，89%），其次是欧洲人（49/432，11%）。 112(112/112)例患者表现为身材矮小，四肢缩短，94(94/112)例患者表现为大头畸形，89(89/112)例患者表现为额叶凸出，64(64/112)例患者表现为膝外翻，51(51/112)例患者表现为三叉戟手。最常见的突变为FGFR3基因p.Gly380Arg，该突变包含两个不同的碱基改变，分别为c.1138G  >  A和c.1138G  >  C。发现10种罕见致病突变，包括c.831A  >  C、c.1031C  >  G、c.1043C  >  G、c.375G  >  T、c.1133A  >  G、c.1130T  >  G、c.833A  >  G、c.649A  >  T、c.1180A  >  T和c.970_971insTCTCCT。致病基因鉴定基因解码的大数据为有效设计基因检测位点和基因检测项目提供了科学依据。同时可以明确：软骨发育不全（ACH)是由FGFR3基因突变引起的，其中c.1138G  >  A是最常见的突变类型。软骨发育不全（ACH))发生的基因突变原因编辑证明了分子遗传学检测对青少年矮小症、三叉手、额叶隆起、大头畸形和膝外翻等软骨发育不全（ACH)早期发现的可行性。

为什么要做软骨发育不全的基因检测？

骨骼发育不良一直是严重危害家庭健康和生活幸福指数的遗传性疾病。软骨发育不全 (软骨发育不全（ACH)，OMIM #100,800) 是最常见的骨骼发育不良，其临床和放射学表型已被多个骨科遗传病、罕见病数据库所收录。根据《人体基因序列变化与人体疾病表征》，软骨发育不全（ACH)在没有广泛使用致病基因鉴定基因解码指导生育、阻断遗传的情况下，其在新生儿中的发病率为 10,000 至 30,000 分之一 。

早在1994 年，基因信息研究分析人员就发现发现 软骨发育不全（ACH) 在成纤维细胞生长因子受体 3 ( FGFR3 ) 跨膜区存在突变，超过 98% 的 软骨发育不全（ACH) 病例携带FGFR3基因外显子 10 的 cDNA 1138 位上的碱基转换，由 G 变为 A，导致FGFR3上 380 位氨基酸由甘氨酸变为精氨酸。随后基因信息解析人员发现FGFR3突变优先发生在精子发生过程中，且随着父亲年龄的增加，出现新的点突变的风险增加，而在非家族性软骨发育不全病例中，突变总是发生在父亲的等位基因中。

软骨发育不全的临床特征多种多样，包括大头畸形、短指畸形、干骺端外翻和椎弓根缩短，严重影响患病者的身体健康和生产、学习能力。根据《基因检测推广应用促进会》，患病的男性平均身高为 132 cm，女性为 123 cm。尽管存在上述临床表现，软骨发育不全（ACH) 患者仍然具有自然的寿命和智力。

目前软骨发育不全（ACH)的识别策略是结合临床特征、影像学表现和分子遗传学检测。随着基因测序技术的应用日益广泛，软骨发育不全（ACH)诊断的准确性不断提高，但公众对软骨发育不全（ACH)的认识不够，容易导致误诊和漏诊。因此，识别软骨发育不全（ACH)患者对尽快进行良好的分娩和护理有很大帮助，识别软骨发育不全（ACH)患者至关重要。软骨发育不全致病基因鉴定基因解码通过分析软骨发育不全（ACH)的临床特征和基因突变情况，以准确判断患者是否患有软骨发育不全（ACH)，并提高公众对该疾病的认识，诊认知并掌握基因检测对早期诊断、正确诊断、健康生育的指导作用。

软骨发育不全基因检测的科学依据

软骨发育不全的致病基因鉴定的过程中，首先是吸纳和总结已有病例。通过纳入符合“软骨发育不全”或“骨骼-皮肤-脑综合征”或“骨骼皮肤脑综合征”或“软骨发育不全（ACH)”和“受体，成纤维细胞生长因子，3 型”或“ FGFR3 ”代表性特征的病例，综合中英文基因测试和临床诊断结果，其基本依据是：（1）以英文或中文发表；（2）患者被诊断为 软骨发育不全（ACH)；（3）患者经基因诊断证实存在FGFR3突变；（4）患者为产后患者。所纳入的患者分析了以下临床特征：（1）性别；（2）国家；（3）家族史；（4）FRFR3基因的氨基酸替代和突变类型；（5）临床特征。分析过程和筛选标准如下图 1。

图1：基因检测数据及病案分析的通用流程

软骨发育不全（ACH) 的流行病学特征和基因突变

基因检测大数据分析共纳入了来自87个检测机构的病例，包含467名符合标准的基因测试数据，其中432名患者有来自的国家信息。所有患者12个国家和2个大洲，亚洲人占比最大（383/432，89%），欧洲人占比11%（49/432，11%），亚洲人中，来自中国、巴基斯坦、日本、韩国和印度的病例分别占72%、11%、7%、7%和3%。

FGFR3中的氨基酸替代和突变百分比列于表​表1。最常见的突变为p.Gly380Arg，421例患者提供了详细的核苷酸变化，其中c.1138G  >  A的比例高于c.1138G  >  C，占97%（410/421，97%），导致相同的核苷酸变化，即甘氨酸被精氨酸取代。此外，6例患者携带c.649A >  T 突变，4例患者携带c.1180A >  T 突变，3例患者携带c.375G  >  T突变。2例患者携带c.1043C  >  G、c.1031C  >  G、c.833A  >  G突变， 1例患者携带c.831A  >  C突变。另一个特异性突变是c.970_971insTCTCCT。

表1：软骨发育不全（ACH) 患者的FGFR3突变

大部分患者为1个突变，但有2例患者在FGFR3基因的同一等位基因上存在2个突变，其中1例患者为常见的p.Gly380Arg突变和新的c.1130T  >  G突变，另1例患者为p.Gly380Arg和c.1133A  >  G突变，但上述2个新突变尚未见报道为软骨发育不全（ACH)的直接致病基因。图 2显示入选国家和突变类型的详细信息。

图 2:A患者各洲分布百分比(%)，B不同突变位点百分比(%)

软骨发育不全（ACH) 的临床特征

138名提供性别信息的患者中，83名(83/138, 60%)为男性，55名(55/138, 40%)为女性；385名提供家族史信息的患者中，47名(47/385, 12%)患者有软骨发育不全（ACH)家族史，338名(338/385, 88%)患者为散发性软骨发育不全（ACH)患者。

患者年龄从新生儿至36岁不等，在11名和10名分别给出父亲和母亲年龄的患者中，父亲平均年龄为37±7岁（范围从31至53岁），其中4名（4/11，36％）年龄超过35岁，母亲平均年龄为32±5岁（范围从23至39岁）。

共 112 名患者提供了详细的临床和放射学特征，112 名（112/112）患者身材矮小，上肢和下肢缩短，51 名（51/112）患者有三叉戟手，89 名（89/112）患者有额骨隆起，94 名（94/112）患者有大头畸形，64 名（64/112）患者有膝外翻，54 名（54/112）患者股骨干间距变窄，42 名（42/112）患者有脊柱后侧凸畸形，42 名（42/112）患者有股骨颈短，18 名（18/112）患者有干骺端外翻，16 名（16/112）患者有髂骨方形，16 名（16/112）患者有面中部发育不全。除上述表现外，11例患者在磁共振成像检查中发现有脑积水病史。图 3显示临床症状的详细信息以及不同性别的临床表现的差异。

图 3:临床症状为A 型（N：112），男性临床症状为B 型（N：39），女性临床症状为C 型（N：29）

携带相同等位基因 FGFR3 中c.1130T  >  G和c.1138G  >  A 的男孩出现长时间低氧血症，并伴有呼吸窘迫和气喘，胸部 CT 显示肺发育不良，脑 MRI 显示枕骨大孔非常狭窄，颈椎受到额外压迫。同样，携带 FGFR3 中c.1133G  >  A和c.1138G  >  A的女孩表现出比经典 软骨发育不全（ACH) 患者更严重的临床和放射学特征，出现呼吸窘迫、肺发育不全、脑积水和颈髓压迫。

深度分析该如何进行软骨发育基因检测

FGFR3位于4号染色体短臂4p16.3，在软骨细胞和成熟成骨细胞中表达 。成骨过程主要包括膜内成骨和软骨内成骨，首先由间充质细胞形成软骨细胞，随后软骨细胞经增殖分化形成骨化中心，逐渐发育为骨干和骨骺，位于其间的软骨细胞经增殖分化促进骨的线性生长。出生后FGFR3的激活可抑制软骨细胞的增殖和肥大。FGFR3基因突变可激活酪氨酸蛋白激酶活性，增强负向调控功能，抑制软骨细胞增殖，影响骨小梁形成，对软骨细胞增殖和分化起调控作用，对骨骼生长有负向调控作用。在HGMD数据库中，软骨发育不全致病基因鉴定基因解码发现FGFR3基因突变与多种疾病相关，包括软骨发育不良、致死性发育不良、软骨发育不全、颅缝早闭、泪耳牙指综合征、黑棘皮症、前列腺癌、肾母细胞瘤等，其中与软骨发育不良相关的突变有28个，与致死性发育不良相关的突变有15个，与软骨发育不全（ACH)相关的突变有11个，如表2所示。

表 2:HGMD 数据库中FGFR3突变数量和类型

软骨发育不全（ACH))发生的基因突变原因编辑显示338例（338/385，88%）软骨发育不全（ACH)患者为散发性，为自发突变。421例患者提供了详细的FGFR3基因p.Gly380Arg突变情况，其中410例患者存在c.1138G  >  A改变，与早期的基因信息解码的研究结果一致。c.831A  >  C、c.1031C  >  G、c.1043C  >  G、c.375G  >  T、c.1133A  >  G、c.1130T  >  G、c.833A > G 、 c.649A  >  T、c.1180A  >  T及c.970_971insTCTCCT为10 种 罕见致病突变。这些突变组成性激活FGFR3受体，导致膜骨化异常，抑制软骨细胞生长增殖，最终阻碍骨的延伸。此外，软骨发育不全致病基因鉴定基因解码还发现与p.Gly380Arg突变同时发生的两个新突变，c.1130T  >  G和c.1133A  >  G。但没有相关记录表明 c.1130T  >  G和c.1133A  >  G是软骨发育不全（ACH)的直接原因，软骨发育不全致病基因鉴定基因解码深入分析了这些突变是否有致病性。基因解码师认为，同一基因中的这些突变可能对p.Gly380Arg突变激活的受体产生叠加作用，并使蛋白质功能改变，导致疾病的严重表型。

软骨发育不全（ACH) 是一种常染色体显性遗传病，其复发风险与父母是否患有 软骨发育不全（ACH) 有关。软骨发育不全（ACH))发生的基因突变原因编辑分析的软骨发育不全患者父亲的平均年龄为 37 ± 7 岁（范围从 31 至 53 岁），其中 4 例患者年龄超过 35 岁。骨科基因检测案例总汇分析了 40 个散发性 软骨发育不全（ACH) 家族，发现突变等位基因仅从父亲遗传，这表明它会影响精子发生过程中的 DNA 复制或修复。

FGFR3基因突变还可引起其他类型的骨骼发育不良，需根据轻度至重度进行鉴别和分类：软骨发育不全（HCH）、软骨发育不全、骨骼发育不良I型（TD I）、严重软骨发育不全伴发育迟缓及黑质裂解（SADDN）、骨骼发育不良II型（TD II）。HCH主要由c.1620C  >  A或c.1651A  >  G突变引起，患者通常表现为颅面中部畸形、肢体畸形、手足畸形等。而TD的临床表现较软骨发育不全（ACH)严重，可分为TD I和TD II。 TD I 是由FGFR3的c.742C  >  T、c.1111A  >  T和c.1118A  >  G突变引起，TD II 主要由c.1948A  >  G突变引起。SADDAN 综合征是一种严重的 软骨发育不全（ACH)，与c.1949 A  >  T突变引起的生长迟缓和黑棘皮症有关。此外，先前的研究表明，骨骼异常和生长障碍与SHOX基因缺陷有关，例如 Leri-Weill 综合征（LWD）、Turner 综合征（TS）和特发性矮小症（ISS）。SHOX 基因位于 X 和 Y 性染色体短臂末端（Xp22.32 或 Ypll.3），在1997 年由骨科疾病的致病基因鉴定基因解码纳入数据库中。早期发现SHOX基因突变和骨骼畸形是侏儒症诊断和治疗的重要指标。常见的临床表现包括前臂和小腿短小、肘外翻、马德隆畸形、腭弓高和肌肉肥大。在软骨发育不全（ACH))发生的基因突变原因编辑中，软骨发育不全致病基因鉴定基因解码总结了87项研究(包括467个人)的FGFR3突变类型和112例软骨发育不全（ACH)患者的临床特征。软骨发育不全（ACH)的一些常见临床特征如下：(1)身材矮小，上肢缩短(112/112)；(2)三叉戟手(51/112)；(3)额叶隆起(89/112)；(4)巨头畸形(94/112)；(5)膝外翻(64/112)。以下是常见的放射学特征：(1)股骨柄间距离变窄(54/112) （2）脊柱后侧凸畸形（42/112）；（3）股骨颈短（42/112）。

大多数软骨发育不全（ACH)患者根据主要临床特征（身材矮小、大头畸形、额骨隆起、面中部发育不全、膝外翻）和放射学特征（髂骨方形、股骨柄间距变窄、脊柱后侧凸畸形、股骨颈短）即可进行临床诊断。对于临床或放射学怀疑为软骨发育不全（ACH)的患者，通过PCR很容易确定患儿FGFR3突变的两种最常见致病变异。对于常见突变位点无突变或需要与软骨发育不全（ACH)鉴别诊断的患儿，应采用全外显子FGFR3测序进行检测。软骨发育不全（ACH)的产前筛查项目通常包括绒毛取样、羊膜穿刺和超声检查。实现早诊断、早治疗，不仅具有良好的治疗效果，而且可以减轻疾病负担、节省医疗费用。

软骨发育不全（ACH)基因检测指导下的个性化治疗分析了目前国际上的治疗方法，目前软骨发育不全（ACH)的治疗主要包括对症治疗和手术干预。软骨发育不全（ACH))发生的基因突变原因编辑中4例患者接受了生长激素治疗，其中3例患者在6个月后身高增加，1例患者单用生长激素0.15 U/kg/d，2例患者联合使用生长激素2.5IU/d和L-甲状腺激素12.5ug/d。其中2例患者描述了准确的身高增加数字，分别为8cm和3.8cm。2例患者在服用生长激素的同时联合使用L-甲状腺素，均获得了身高增长。但样本数据过少，无法断定L-甲状腺素是否能促进生长激素的作用，也无法得到合适的生长激素剂量和治疗周期。 在获得基因检测结果后，有医师以每天0.1IU/kg或0.2IU/kg的剂量治疗35例青春期前软骨发育不全（ACH)患儿，共治疗5年，发现平均生长速度明显增加，第一年每年1.9/3.6cm，第二年每年0.5/1.5cm。rhGH对软骨发育不全（ACH)身高增长的短期效果可能比较理想。未经治疗的软骨发育不全（ACH)儿童的身高和骨龄增长越来越落后于年龄和性别匹配的儿童。生长激素是骨骼线性生长的重要正调节剂，通过刺激肝脏产生胰岛素样生长因子-1，促进软骨细胞的生长和代谢，促进儿童骨骺生长。目前正在开发的一种用于治疗软骨发育不全（ACH)的药物是C型利钠肽 (CNP)，其在软骨组织中的过度表达可防止软骨发育不良，例如血管紧张素转换酶。vosoritide 与 NPR-B 结合可刺激细胞内环磷酸鸟苷 (cGMP) 的产生，进而抑制FGFR3的下游信号通路并促进软骨细胞增殖、分化和软骨内骨形成，并已被证明可在 软骨发育不全（ACH) 小鼠模型中恢复正常骨骼生长。多项临床试验表明，使用 vosoritide 治疗后，软骨发育不全（ACH) 患者的年生长率有所增加，并且未观察到显著的不良反应。软骨发育不全（ACH) 可以通过肢体延长手术治疗，但术后并发症的风险仍然存在。

目前，全球范围内对软骨发育不全患者的临床治疗存在明显差异，这种差异导致软骨发育不全的医学、功能和心理后果的结果不同。运动不耐受和运动性疲劳是软骨发育不全患儿的常见症状，与一般人群相比，软骨发育不全患儿的身体机能和肌肉力量较弱。软骨发育不全（ACH)患者身体结构的差异可能直接或间接导致其活动和参与方面的限制，包括人际沟通、身体机能和自我护理。软骨发育不全（ACH)是最常见的骨发育不良，在生活中面临各种医学和社会心理挑战，应推动基因检测的应用，促进护理方法的改进和规范化，实现全生命周期的多学科管理，优化其临床结局和生活质量。