【佳学基因检测】EIEE10基因解码基因检测

遗传病罕见病基因检测导读：

EIEE10的全称是Epileptic Encephalopathy, Early Infantile, 10。其他英文名称为Microcephaly, Seizures, and Developmental Delay、Developmental and Epileptic Encephalopathy、Epileptic Encephalopathy, Early Infantile, 10、EIEE10、MCSZ、DEE10. 根据《神经系统遗传病的基因检测案例集锦》， EIEE10基因检测又叫做小头畸形、癫痫发作和发育迟缓遗传分析、发育性和癫痫性脑病基因测试、早期婴儿癫痫性脑病10型遗传筛查、MCSZ分子诊断、早期婴儿癫痫性脑病10型遗传阻断基因检测、DEE10基因测序分析。

EIEE10基因解码基因检测的目的是通过下一代测序 (NGS) 面板扩展三甲医院对患有发育性和癫痫性脑病 (DEE) 的儿科患者的致病基因的了解。

EIEE10基因解码基因检测是怎样研究的？该研究纳入了 31 名 DEE 患者，覆盖了疾病表征包括：Dravet 综合征 (n:7)、Dravet 样综合征 (n:3)、West 综合征 (WS) (n:6)、WS 演变为 Lennox-Gastaut 综合征 (LGS) (n:4)，伴有游走性局灶性癫痫发作的婴儿期癫痫 (n:2)，缓慢睡眠期间的连续棘波和波动演化为 LGS (n:1)，LGS (n:1)，非进行性脑病 (n:1)、肌阵挛性失张力性癫痫 (n:1)、伴多灶性棘波的癫痫性脑病 (n:1) 和未分类的癫痫性脑病 (n:4)。通过 NGS对在外周血的基因组 DNA 中进行测序，基因测序包有 52 个经常与 DEE 相关的基因。在这项研究中，致病基因鉴定基因解码在12例中检出了相关变异； 6 种新的致病性或可能致病性变异，6 种被佳学基因病案集收集记录的致病性变异和 1 种意义不明的变异。在 SCN1A (5)、GABRG2 (1)、STXBP1 (2) 基因、SCN2A (1) 中的嵌合变体和 SCN1B (1) 中的纯合变体中鉴定出单核苷酸杂合变体。此外，检测到涉及 SCN1A、SCN2A 和 SCN3A 基因 (1) 的杂合缺失，以及 ARX 基因 (1) 中最常见的三联体重复扩增。

采用致病基因鉴定基因解码基因检测对39% 的患者进行了基因诊断。在EIEE10基因解码基因检测中，佳学基因重点放在在设计和解释分子研究时考虑镶嵌变异、拷贝数变异和遗传形式的重要性，以优化患者的诊断和管理。大约 42% 的检测到的变异是新发突变，而这些突变采用基于数据库比对的基因检测时，是无法检验出来的。这说明，EIEE10基因解码基因检测对这类患者的致病基因变异的知识。

EIEE10基因解码基因检测是否可以揭示癌症的风险？

一些 DNA 修复障碍，如共济失调性毛细血管扩张症，已知与神经功能障碍和癌症风险升高有关。 EIEE10是一种极为罕见的常染色体隐性遗传疾病，迄今为止，没有迹象表明EIEE10会增加癌症风险，尽管在 AOA44 患者中诊断出一例低级别小脑毛细胞星形细胞瘤。但是，在佳学基因EIEE10病案集中有一名患有EIEE10的患急性髓性白血病的儿科患者。这增加了越来越多的证据表明PNKP与癌症有关。儿童原发性中枢神经系统肿瘤的发生率为每 100,000 名儿童有5.3 例，其中高级别脑肿瘤、多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 占 3–15%。虽然不是确定性的，但这些 AOA4 和 MCSZ 中相对罕见的脑肿瘤病例强烈表明 PNKP 突变与癌症风险升高之间存在联系。然而，由于 PNKP 的有效丧失可能是胚胎致死的，生存需要一些残余活性，因此根据酶活性和细胞影响来表征突变蛋白非常重要。

根据突变的位置，P101L 改变不会显着影响激酶或磷酸酶活性，因为改变的氨基酸残基位于 FHA 结构域而不是催化结构域。相反，T323M 改变严重削弱了 PNKP 磷酸酶活性，并在较小程度上削弱了激酶活性。对引起 MCSZ 的 PNKP 突变的生化和细胞后果的研究是有限的。可以理解的是，大量的结构损失，例如移码，例如 T424Gfs，可降低蛋白质稳定性和酶活性。但有趣的是，单个突变，如 L176F，也显示酶活性降低。在佳学基因EIEE10病案集的患者身上发现的两种突变都是一种氨基酸替代。纯化的突变体 PNKPs 保留了它们的完整大小，圆二色性分析表明受影响较大的 T323M 突变体的结构似乎没有因氨基酸的变化而发生严重改变，尽管与苏氨酸相比甲硫氨酸的尺寸更大。这可能是由于扩展的氨基酸可以放入一个口袋，与 Glu 326 和 Arg 293 预测的相对较小的冲突。基因解码研究展示了小鼠 PNKP17 中高度保守的 300s 环的结构，其中等效的氨基酸是 Glu 325 和 Arg 292。然而，蛋氨酸的突变确实去除了 Glu 326 主链氮和 Thr 323 羟基之间的氢键。与 Glu 326 和 Arg 293 的冲突，以及缺失的氢键，可能会破坏残基 291 和残基 291 之间的环。 307（300s 环），这已被证明在结合双链 DNA底物中很重要，这反过来可以解释 T323M 突变体对双链 DNA 底物的亲和力降低。这种突变似乎破坏性极小，但会导致如此明显的表型，这一事实说明了 PNKP 磷酸酶结构域的必要性和敏感性。

虽然 P101L 突变并未显着影响其对 DNA 底物的亲和力或其酶活性，但确实降低了其对基于 XRCC4 的磷酸肽的亲和力。这种亲和力的降低可能是由于突变引起的构象变化以及与 Y94 的冲突。 P101/Y94 环中的构象变化可能会通过残基 H100 和 N97 影响 pThr 结合界面。然而，与磷酸肽结合减少的程度可能并不有效反映与全长磷酸化 XRCC4 结合减少，因为其他蛋白质-蛋白质相互作用参与了两种全长蛋白质之间的结合，并且两种蛋白质之间也存在相互作用，这不依赖于 XRCC4 磷酸化。同样值得注意的是，根据 53BP1 病灶判断，DSB 修复在表达 P101L 突变蛋白的细胞中与补充野生型蛋白的细胞没有显着差异。然而，新的 P101L 突变的一个意想不到的后果是其细胞定位的改变。迄今为止，没有其他 PNKP 突变有助于定位变化。与用表达突变体 P101L PNKP-GFP 的细胞观察到的结果相似，患者的 IHC 结果显示 PNKP 定位于细胞质。 NES 分析和 LMB 处理表明 P101L 突变产生了一个新的核输出信号，该信号能够与 exportin 1 结合并输出到细胞质中。尽管疾病相关突变改变蛋白质的细胞定位并不少见，但据我们所知，只有一份关于功能获得性突变导致新 NES52 形成的报告。在后一种情况下，发现与急性髓性白血病相关的核磷蛋白基因 NPM 的突变会产生额外的 NES，负责将 NPM 重新定位到细胞质。

突变 PNKP 蛋白的表达揭示了几种结果，这些结果共同提高了 PNKP 突变可能导致肿瘤发生以及 MCSZ 的可能性。正如其他 PNKP 突变所见，突变蛋白（尤其是 T323M PNKP）的水平显着降低。考虑到这一点及其严重降低的酶活性水平，这意味着该蛋白质变体将提供极其有限的 DNA 修复能力。事实上，即使在人为表达高水平 T323M 变体的细胞中，辐射诱导的双链断裂的修复在 24 小时后也远未完成。有缺陷的 DNA 修复的另一个重要后果是自发突变频率增加。自发突变不断地由活细胞中的内源性基因毒剂引起，例如 ROS53。基因解码的研究经表明，shRNA 介导的人 A549 肺癌细胞中 PNKP 的敲低导致自发突变频率增加了七倍。先证者肿瘤样本的序列分析表明，除了 PNKP 突变外，它还携带多种分子改变，包括 ATRX 缺失、TP53 和 NF1 相应杂合性丢失的突变、BRCA2 和 RB1 的拷贝丢失以及 CDK4 的扩增。 TP53 和 ATRX 突变常见于儿科 GBM，最近的一项研究表明，Trp53 缺陷小鼠神经上皮祖细胞 (mNPC) 中的非活性 ATRX 改变了与几种胶质瘤特征密切相关的转录模式。通过对cBioPortal上所有列出的研究（包括来自癌症基因组图谱；TCGA的数据）的互斥性分析，上述6个基因均显示出与PNKP突变的显着共现趋势。由于没有对患者的全基因组进行测序，因此很难确定不同基因的突变时间。然而，在 EIEE10患者中，突变体 PNKP 可能会诱导 DNA 损伤修复受损，先于儿科神经胶质瘤相关突变（如 ATRX 和 TP53）并与之协同作用，从而导致脑肿瘤的发生和发展。

什么样的人应当做EIEE10基因解码基因检测?

在佳学基因病案集中，记录了一个由6 个无亲缘关系的病例，患有小头畸形、婴儿期癫痫发作和发育迟缓。在《人体基因序列变化与疾病表征》中，这一疾病被缩写为为 MCSZ。有 11 名受影响的人，年龄从 1 个月到 21 岁不等。小头畸形是进行性的，没有神经元迁移或结构异常，与原发性小头畸形一致。然而，5 例患者的脑回结构略有简化，5 例脑室扩大，6 例胼胝体变薄。所有患者出生时都有小头畸形；有些人在产前超声检查中发现有小头畸形。在 6 个月大之前出现难治性癫痫发作，并且大多数癫痫发作属于复杂部分型。两名患者进行了手术切除，4 名患者放置了迷走神经刺激器以控制癫痫发作。所有人都有严重的智力障碍，运动功能发育关键节点延迟，没有言语能力或者是语言能力仅限于几个词。大多数患者有多动症的行为问题。还确定了具有稍微不那么严重的表型的混合第七个家族病例。两个患者的年龄分别为 8 岁和18 个月。大一点的女孩在 14 个月大时会走路，18 个月大时会说话，并能以 3.5 岁儿童的水平交谈。她有适度的癫痫发作控制。来自 1 名受影响个体的细胞在培养物中显示出对辐射的敏感性，反映出 DNA 非同源末端连接的缺陷。此外，患者细胞修复过氧化氢引起的自由基 DNA 损伤的能力明显受损，并且与对照组相比，修复喜树碱引起的损伤的能力也有所延迟。尽管有 DNA 修复机制受损的实验室证据，但没有患者有明显的免疫缺陷，也没有患者患上癌症。

在佳学基因检测的病案记录中， EIEE10在临床特征上呈现出临床表征异质性。

其中的一个案例是两个2 兄弟，他们的父母是近亲。尽管佳学基因一直倡导避免近亲结婚，并提供了亲缘关系基因检测从方法和技术解决自由和随意生育所带来的潜在风险。但是近新结婚还是存在。这一案例来自一个相对封闭的族群。他们在儿童早期就患有神经退行性疾病。两名患者均表现出小头畸形（-3.25 至 -3.5 SD）和婴儿期整体发育迟缓。一名患者在 2.5 岁时出现热性惊厥，而另一名患者在 12 个月大时出现惊厥。两名患者的癫痫发作频率随时间降低。在 9 岁时，大哥患有严重的小头畸形 (-6 SD)、身材矮小 (-4 SD) 和步态共济失调。这种疾病是进行性的：在他十几岁的时候，他开始坐轮椅，脑成像显示严重的小脑萎缩，并发展为以反射丧失、肌张力减退和肌肉萎缩为特征的感觉运动轴索性多发性神经病。患者的弟弟具有相似的特征，发育迟缓、进行性小头畸形 (-4.75 SD)、丧失独立行走能力、严重的进行性小脑萎缩和脱髓鞘性多发性神经病的体征。这一病案的特点是神经退行性特征，与上一案例不同。

EIEE10基因解码基因检测如何避免后代及二胎遗传?

根据《神经系统疾病基因检测的基因解码依据》及《基因检测在神经系统疾病诊断和治疗中的作用案例大全》，EIEE10采用常染色体隐性遗传的方式进行遗传。这说明，父母正常的家庭不能避免后代及二胎出生有缺陷的孩子。因为父母患病时，如果父母是致病基因的携带者，孩子获得这些基因后仍然会必然地患病。因此，父母健康需要做婚前孕前致病基因鉴定基因解码，以避免EIEE10及其他遗传病在后代中出现。