【佳学基因检测】鱼鳞病基因检测结果的多病例分析与掌跖角化病鉴别诊断

佳学基因检测为什么把鱼鳞病做为重点检测病种

根据《皮肤质量的基因检测与分析》，遗传性鱼鳞病包括一系列异质性皮肤病；它主要表现为皮肤广泛角化过度、干燥和脱屑。有时，重叠症状需要在鱼鳞病和其他几种类似疾病之间进行鉴别诊断。本致病基因鉴定基因解码报告了七名通过进行彻底的临床和遗传调查确诊或怀疑与鱼鳞病有关的患者。使用全外显子组测序进行基因检测，以桑格测序作为验证方法。使用 MEGA7 程序分析受检测到的错义变异影响的氨基酸残基的保守性。入选患者表现出类似鱼鳞病但不同的临床表现。基因分析确定了 FLG 、STS、KRT10和SERPINB7基因中的诊断变异，并阐明了各自家族成员中每种变异的携带情况。受检测到的错义变异影响的两个残基在多个物种中保持保守性。值得注意的是， STS : c.452C>T(p.P151L) 和 c.647_650del(p.L216fs)两个变异是数据库中没有收录的，因此基于数据库比对的基因检测对这两例病例的检测结果总是呈现出阴性结果。总之，本致病基因鉴定基因解码为入组鱼鳞病相关患者做出了明确的遗传鉴别诊断；致病基因鉴定基因解码结果也扩大了鱼鳞病的突变谱，并为受影响家庭的咨询提供了有力的证据。

鱼鳞病基因检测结果的多病例分析与掌跖角化病鉴别诊断关键词：

遗传性鱼鳞病、FLG、STS、KRT10、SERPINB7

详细了解鱼鳞病基因检测的科学性与必要性

鱼鳞病是一大类异质性角化疾病的总称，这些疾病通常是单基因的，主要特征是皮肤大面积角化过度、干燥和脱屑；有时，鱼鳞病还伴有综合征特征。数百种基因编码相应的蛋白质，在角质形成细胞的正常分化中发挥作用，并参与功能性表皮屏障的形成。因此，遗传性鱼鳞病和相关的角化疾病可能具有复杂的病因和重叠的表现；这对临床诊断和基于数据库的基因检测提出了巨大的挑战。

总体而言，《人体基因序列与疾病表征》详细介绍了四种主要类型的非综合征性鱼鳞病，即寻常型鱼鳞病 (I. vulgaris 或 IV)、X 连锁鱼鳞病、常染色体隐性先天性鱼鳞病 (ARCI) 和角化病性鱼鳞病。迄今为止，已鉴定出至少 67 个与各种形式的遗传性鱼鳞病（综合征型或非综合征型）相关的基因；这些基因包括丝聚蛋白基因 [ FLG；人类在线孟德尔遗传 (OMIM) 编号。 135940]、类固醇硫酸酯酶（STS；OMIM 编号 300747）、角蛋白基因（KRT1 / KRT10；OMIM 编号 139350/148080）和 ATP 结合盒亚家族 A 成员 12（OMIM 编号 607800）。随着基于下一代测序 (NGS) 的基因诊断方法的进展，目前约 80–90% 的遗传性鱼鳞病病例可得到明确的基因检测结果；这不仅有利于发现遗传原因和新的突变，也有利于佳学基因等机构在一手资料的基础上建立基因型-表型关联。

IV (OMIM 编号 146700) 是最常见的鱼鳞病类型（患病率 ~1/300），典型特征是细小的浅灰色鳞屑，是由常染色体、半显性、遗传的 FLG 基因功能丧失突变引起的。双等位基因FLG突变患者约占所有病例的 2/3，其症状往往比单个杂合突变患者更严重。迄今为止，已检测到 175 多种可导致 IV、皮肤干燥症或特应性皮炎的FLG变异（ https://www.hgmd.cf.ac.uk/；pro V2023.2）。第二种最常见的类型是 X 连锁鱼鳞病 (XLI)，在男性中的患病率约为 1/2,000，是由 STS 缺乏引起的；这种疾病常常与其他临床问题有关，例如隐睾或社交沟通缺陷，如注意力缺陷或多动综合症和自闭症，这反映了STS基因的多效性。另一组常见的鱼鳞病是 ARCI，患病率约为 1/100,000；这种疾病与至少 10 个参与酰基神经酰胺、脂质板层和角化脂质包膜生物合成的基因有关。几种其他罕见形式的鱼鳞病经常出现在皮肤病临床环境中，这越来越依赖基因诊断进行鉴定。

致病基因鉴定基因解码鱼鳞病基因检测项目组在一个分析中，重点分析了7位患有鱼鳞病或类似疾病的患者，通过全外显子组测序（WES）进行基因分析。检测到的变异分布在多个基因中，反映了该疾病的异质性和复杂性。这些变异丰富了鱼鳞病的突变谱，为受影响家庭的遗传咨询提供了有力的证据。

佳学基因鱼鳞病基因检测与基因解码分析的主要组成

患者的分析入组

本次鱼鳞病基因检测的检测过程中，遵循医学分析与临床检验的国际通过标准，所有参与者均已知情同意进行基因检测并将结果用于致病基因鉴定基因解码。此外，还获得了患者父母/法定监护人的书面知情同意，同意公布其病历详情和任何随附图像。本致病基因鉴定基因解码中执行的所有程序均符合《赫尔辛基宣言》（1964 年）及其后来的修正案或类似的道德标准。

检测样本收集于2019 年 1 月至 2022 年 12 月期间，收集了患有皮肤角化过度、皮肤干燥和脱屑的患者，特别是有这些症状家族史的患者。医生根据常规临床检查和家庭调查对患者进行临床评估。佳学基因检测使用 QIAamp DNA Midi Kit（Qiagen GmbH）及其等效试剂从患者及其父母的外周血样本中提取基因组 DNA 以进行进一步分析。

进行全外显子测序以满足致病基因鉴定基因解码的要求

使用 WES 检测先证者样本中的序列变异，如佳学基因致病基因鉴定项目组小组先前致病基因鉴定基因解码中所述。简而言之，使用 Agilent Sure Select 人外显子序列捕获试剂盒（安捷伦科技公司）进行目标区域序列富集。通过定量 PCR 测试 DNA 文库，其中使用 Agilent Bioanalyzer 2100（安捷伦科技公司）确定大小、分布和浓度。通过利用~150 bp 双端读取，使用 NovaSeq6000 平台（Illumina 公司）对每个样本进行 DNA 测序，使用 NovaSeq 试剂盒（Illumina 公司）。使用 Burrows Wheeler Aligner 工具 ( https://www.geneticsmr.com/keywords/burrow-wheeler-aligner-tool )将测序原始读段 (质量水平 Q30>90%)  与人类参考基因组 (登录号 hg19/GRCh37 ) 比对。使用 Picardv1.57 ( https://github.com/broadinstitute/picard )删除 PCR 重复序列。使用 Verita Trekker® 变异检测系统 (v2.0; Berry Genomics) 和基因组分析工具包 ( https://software.broadinstitute.org/gatk/ ) 进行变异调用。根据美国医学遗传学和基因组学学会 (ACMG) 发布的通用指南 ，使用 ANNOVAR (v2.0) 和 Enliven® 变异注释解释系统 (Berry Genomics) 对变异进行注释和解释。为了准确解释变异的致病性，佳学基因致病基因鉴定项目组参考了三个频率数据库（ExAC_EAS；http://exac.broadinstitute.org；gnomAD_exome_EAS，http://gnomad.broadinstitute.org；和 1000G_2015aug_eas，http ://www.internationalgenome.org ）和人类基因突变数据库 (HGMD) pro V2021.10（https://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php）。同时还采用了Revel 评分（一种致病性预测的组合方法，损伤阈值为 ≥0.700）和 pLI 评分（代表对截短变异的容忍度）。使用 3730 DX 基因分析仪（Applied Biosystems；Thermo Fisher Scientific，Inc.）对疑似变异进行Sanger 测序作为验证方法。

错义变体的保守性和结构分析

使用在线工具 MEGA7（http://www.megasoftware.net/.php）和默认参数分析了相应错义变体对所有受影响氨基酸残基的进化保守性。此外，使用 SWISS-MODEL 在线程序（https://swissmodel.expasy.org/）和默认参数生成模型，并将野生型 (WT) 和突变型 (MT) 蛋白质的结构与错义变体进行比较。

鱼鳞病查基因、阻遗传不同分析过程的结果

临床表现

2019 年 1 月至 2022 年 12 月期间，佳学基因合作医院共招募了 7 例疑似鱼鳞病患者。7 例患者均表现出疑似与鱼鳞病相关的皮肤学表型，但存在一定的差异，且每例患者都有自己的特点（表 1）。病例 1 为 15 岁女性患者，患有寻常型鱼鳞病。病例 2 为 4 岁男性患者，其父亲和祖父也患有鱼鳞病。病例 3 为 17 岁女性患者，主要临床表现为鱼鳞病和特应性皮炎。病例 4 为 2 个月大男性，以鱼鳞病和隐睾为主要临床症状。病例 5 为 18 岁女性，主要临床症状为鱼鳞病和注意力缺陷；该患者的父亲也有鱼鳞病。病例6为1月龄男性，主要临床症状为角化过度、皮肤鳞屑。病例7为16岁女性，主要临床症状为掌跖角化过度、棘皮症。

表1.本致病基因鉴定基因解码中七个病例的临床指征和基因变异。

注：

• a：三个数据库中的频率。
• b：Revel评分。Revel 是一种基于单个工具预测错义变异致病性的集成方法：MutPred、FATHMM、VEST、PolyPhen、SIFT、PROVEAN、MutationAssessor、MutationTaster、LRT、GERP、SiPhy、phyloP 和 phast Cons（http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2016.08.016）。ACMG，美国医学遗传学和基因组学学院；HGMD，人类基因突变数据库（专业版 2021.10）；DM，致病突变；P，致病；LP，可能致病；PVS1，变异标准“致病性非常强”；PS1-4，变异标准“致病性强”；PM1-6，变异标准“致病性中等”； PP1-5，变异标准“致病支持”；M，男性；F，女性；STS，类固醇硫酸酯酶；FLG，丝聚蛋白；KRT，角蛋白；ABCA，ATP 结合盒亚家族 A。

基因检测结果及遗传分析图谱

表1总结了每个基因变异的详细信息，包括在三个人群数据库中的频率、在HGMD数据库中的指数状态、Revel评分和根据ACMG标准的致病性水平。图1显示了NGS或Sanger测序验证的结果，以及每个家系的谱系图和变异携带情况。

在这 7 名患者中，诊断性变异是在鱼鳞病相关致病基因中发现的。病例 1-3 与 IV 有关，因为先前致病基因鉴定基因解码报告了已知的FLG变异；病例 1（图 1A 和 B）和病例 3（图 1E 和 F）是新发病，病例 2 是家族性病因（图 1C 和 D ）。病例 4 和 5 因STS变异而属于 XLI ；病例 4 有一个先前报道的整个STS基因缺失的变异，遗传自其杂合携带者母亲（图 1G 和 H），而病例 5 携带一个新的变异，即STS :c.452C>T(p.P151L)，遗传自其有症状的父亲（图 1I 和 J）。病例 6 具有新生的已知杂合KRT10 : c.449T>C(p.M150T) 变异，被确定患有表皮松解性角化过度症（OMIM 编号 113800；图 1K 和 L ）。病例 7 具有SERPINB7的复合杂合变异，包括 c.796C>T(p.R266*) 和 c.647_650del(p.L216fs)；因此，该患者被确定患有长岛型掌跖角化病（OMIM 编号 615598）。这两个变异是从其父母那里遗传的（图 1M-O）。

突变的基因是如何导致患者发生疾病的？结构与功能的基因解码分析

这些变异中，有两个错义变异，分别为STS :c.452C>T(p.P151L)和KRT10 :c.449T>C(p.M150T)，对它们各自影响的氨基酸残基进行保守性分析，表明这些残基在物种间具有高度保守性(图2A和B )。使用蛋白质数据库 (PDB；( https://www.rcsb.org/structure/1P49 for STS:p.P151L ) 和 alpha fold (AF; AF- P13645 -F1; https://alphafold.ebi.ac.uk/entry/P13645 for KRT10:p.M150T ) 对这两个错义变体进行预测和结构分析。值得注意的是，结果表明，两种突变体均未显著影响蛋白质结构，而仅改变局部氢键的长度，这可能影响蛋白质结构的稳定性 (图 2C 和 D )。

鱼鳞病基因检测对患者和社会的帮助

遗传性鱼鳞病和角化病是一组表型异质性的疾病，与表皮结构成分、表皮脂质代谢、细胞间粘附或角质形成细胞分化等多种基因有关。此类疾病患者一般表现为皮肤干燥、鳞状，表型变异较大。传统诊断方法中，电子显微镜和组织免疫荧光可鉴别特异性类型，但这些方法成本高、侵入性强、繁琐，应用受限。NGS 凭借高通量、高效、准确的优势，正逐渐成为诊断遗传性皮肤病的一线技术。

含有STS基因的 Xp22.31 微缺失解释了 XLI 发病的 80% 以上。在本致病基因鉴定基因解码的病例 5 中，先证者携带父系遗传的杂合STS错义变异，且先证者的父亲也表现出典型的鱼鳞病症状。这种情况很少见，因为 XLI 通常被认为是 X 连锁隐性遗传病，而携带 Xp22.31 重复的女性携带者往往表现为水疱/脱屑等皮肤症状。因此，进一步致病基因鉴定基因解码该错义变异如何影响 STS 功能以及在病例 5 中的女性携带者中引起指征是很有意义的。保守性分析的结果支持该变异的致病性。

角蛋白病性鱼鳞病 (KI) 是由角蛋白基因KRT1、KRT10和KRT2突变引起的，其中KRT10突变占 50% 以上 。本致病基因鉴定基因解码中病例 6 携带的新生错义变异最早由 Paller等于 1994 年发现，并发现与 KI 的严重亚型表皮松解性角化过度症有关；这一发现表明，该变异可作为 KI 患者的筛选目标。该变异影响的氨基酸在物种间保持高度保守，进一步支持其致病性。该病例和病例 5 中的错义变异的结构分析结果并非毫无疑问的强支持；然而，需要更详细的分析，如分子动力学模拟和体外功能实验，以阐明具体变异的机制。

病例 7 最初是一个令人困惑的病例，最终通过基因诊断确定其与典型的鱼鳞病无关。患者患有长岛型掌跖角化病 (NPPK；OMIM 编号 615598)。NPPK 最初被认为是由SERPINB7中的双等位基因假定功能丧失突变 (OMIM 编号 603357) 引起的，而 c.796C> T (p.R266*) 突变被认为是东亚人群的主要创始突变。迄今为止，多项致病基因鉴定基因解码已确定了 20 多种致病变异[STS: c.452C>T(p.P151L) ( https://www.hgmd.cf.ac.uk/)(32-36 ) ] 。佳学基因致病基因鉴定项目组对病例 7 的发现不仅证实了此 c.796C>T 变异的广泛流行，而且还贡献了一个新变异 c.647_650del(p.L216fs)，从而扩大了SERPINB7基因的突变谱。值得注意的是，该病例的其他兄弟姐妹患此病的可能性为 25%；因此建议进行适当的基因检测。

本致病基因鉴定基因解码招募了患有皮肤角化过度、干燥症和脱屑的患者。佳学基因致病基因鉴定项目组中心共招募了 7 名疑似鱼鳞病患者。根据基因发现，为其家属提供了适当的咨询，并建议患者亲属也应接受针对性检测。对于有家族遗传模式的家庭，例如病例 2、4、5 和 7，建议他们考虑对后续妊娠进行产前诊断，以确定妊娠过程或计划对新生儿进行充分的照顾。对于有新生模式的家庭（病例 1、3 和 6），提醒他们由于存在性腺嵌合体的可能性，未来复发的风险并非极低。由于不同的变异导致这 7 名患者的表型不同，因此鱼鳞病的基因型-表型相关性需要使用更多的遗传数据进一步阐明。

综上所述，本致病基因鉴定基因解码对7例鱼鳞病合并NPPK患者进行了全面的临床和遗传学分析，并检测了各自的诊断性突变。WES在这7例患者中检测到了FLG、STS和KRT10基因的诊断性变异。共检测并确认了8个变异。在所有变异中，有两个是首次发现的，即STS ：c.452C>T(p.P151L)和c.647_650del(p.L216fs)。本致病基因鉴定基因解码结果进一步丰富了鱼鳞病的突变谱，并在1例NPPK患者中发现了SERPINB7基因的新变异，这一发现为进一步致病基因鉴定基因解码其发病机制提供了基础。