医学遗传学论文提纲

2022-11-15

论文题目：不同表型儿童癫痫患者的新基因突变研究

摘要：癫痫是最常见的神经系统疾病之一,全世界约有5千万到1亿患者,每年约有200万到400万新发病例。癫痫是一组复杂的慢性脑部疾病,其特征是反复发生的自发性癫痫发作,通常起始于儿童时期。大多数患者经过合理的抗癫痫药物治疗可控制发作并拥有正常的社会适应能力。但是,约有三分之一的患者经过抗癫痫治疗仍然不能完全控制,成为难治性癫痫。长期反复的癫痫发作可导致认知障碍,减少患儿的社会活动并显著降低其生活质量。癫痫是一种异质性疾病,具有复杂多样的临床特征和病因,包括离子通道表达异常、神经递质信号传导异常、突触结构改变、胶质细胞增生和炎症等。基于双胞胎群体的多项研究显示癫痫的遗传度约为25%至70%。虽然这些研究显示癫痫的遗传度波动范围较大,但是这些使用不同方法和基于不同种群的研究都一致证实遗传因素在癫痫的发病中发挥十分重要的作用。然而,临床中遇到的大多数病例,其潜在的遗传突变仍然难以解释,这可能是由于未明确的癫痫基因、复杂的遗传模式、易感因素等的综合结果所致。确定癫痫患者的遗传背景有助于明确诊断、指导治疗、为患者及其家属提供复发风险等的遗传咨询。二代测序技术（NGS）能够应用少量组织进行有效和准确的整个基因组测序,具有高通量、高效、快速、无偏倚获取大量遗传序列数据、低成本等特点,在研究许多疾病相关的基因方面起着十分重要的作用。二代测序技术重新定义了许多疾病之间的界限,使其从既往的基于疾病表型的分类向共同的遗传学分类转变。随着二代测序技术的迅猛发展,我们对许多脑部疾病（如癫痫,自闭症和智力落后）的遗传病因学知识已经大大增加。美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南基于一些遗传信息（包括种群,功能,计算和遗传共分离）将基因变异分为致病,可能致病,不确定,可能良性和良性五种类别,为解读二代测序结果提供了科学的指导规范。本研究收集了山东大学齐鲁医院儿科的癫痫患者,应用二代测序和Sanger测序技术进行癫痫相关基因的研究,应用ACMG指南将良性的基因变异与可能致病的基因变异分开。旨在收集不同类型的癫痫儿童及其父母的样本并进行基因测序研究,探讨癫痫病人可能存在的新基因突变位点以及进一步证实目前已报道的基因突变与癫痫的相关性,探索儿童癫痫的遗传学病因。这些基因测序结果不仅为本研究患者提供基因诊断,还将进一步提供了解癫痫发病机制的切入点,有助于探寻新的分子治疗靶点。第一部分不同表型儿童难治性癫痫患者的新突变研究研究目的:儿童难治性癫痫具有广泛的表型谱和遗传异质性。应用二代测序（NGS）联合Sanger测序有助于帮助了解儿童癫痫的遗传多样性和潜在的发病机制。在本研究中,我们对1 72例儿童难治性癫痫患者进行153个癫痫相关基因测序研究。目的是为该组患者提供基因学诊断,并探索儿童难治性癫痫的遗传学病因。研究方法:我们收集并分析了 172例儿童难治性癫痫患者,起病年龄在生后1天至14岁之间。所有患者均在齐鲁医院儿科进行检查和诊断,结合患者的病史,既往史,家族史,体格检查,血液学检查,动态或视频脑电图（AEEG/VEEG）监测,磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）检查及发育评估结果。根据国际抗癫痫联盟（2014年,2017年）指南进行癫痫发作类型和癫痫综合征的分类诊断。收集患者及其父母的血液样本,并使用二代测序技术对153个癫痫相关基因进行测序。根据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南评估突变的致病性。使用SPSS19进行统计学分析,使用卡方检验比较不同发病年龄组和有无家族史组患者中致病突变的检出率。研究结果:1.在本研究的153个癫痫相关基因中,有51个基因在脑中高表达,14个基因在脑中低表达,88个基因在脑中中等表达。14个低表达基因均证实与癫痫有关,包括:ARG1,ARHGEF15,CASR,CHRNA2,DBH,DIAPH3,FOLR1,GABRA6,GLRA1,NID2,PROC,SLC13A5,SLC19A3,SRPX2。在51个高表达基因中,有4个基因（GABRG2,GABBR2,GABRA1,GRIN1）为脑特异性表达;2.本研究在40例患者中检测出43个致病或可能致病突变（23.3%）。其中,74.4%（32/43）为新生突变,60.5%（26/43）为新突变。癫痫发作年龄≤12个月的患者与癫痫发作年龄＞12个月的患者相比,有害突变的检出率高（P=0.006）;具有癫痫家族史的患者与无癫痫家族史的患者相比,两组致病或可能致病突变基因的检出率未见统计学差异（P=0.804）;3.在不同功能的基因中,编码离子通道的基因突变量数量最多（55.8%）,其中SCN1A基因排在第一位（16/43）。在Dravet综合征患者中,81.25%（13/16）的SCN1A突变为新生突变,68.8%（11/16）为新突变;4.在大田原综合征患者中检测出的致病或可能致病突变包括KCNQ2,STXBP1,SCN2A;在West综合征中检测出STXBP1,KCNT1,ADSL突变;在Doose综合征中检测出SYNGAP1新突变;在葡萄糖转运体1缺乏综合征中检测出SLC2A1新突变;在Rett综合征中检测出MECP2新生突变;在60%结节性硬化症患者中发现TSC1,TSC2基因突变;5.在未分类的癫痫患者中检测出的突变包括SCN8A,CACNA1A,GABRB3,GABRA1,IQSEC2,TSC1,VRK2,ATP1A2,PCDH19,SLC9A6和CHD2;6.检测出具有致病或可能致病突变的癫痫患者经过遗传学分子诊断后的临床受益包括明确诊断（n=8）,合理选择抗癫痫药物（n=18）,遗传咨询（n=4）和建立长期监测随访（n=1）。研究结论:本研究发现了43个致病或可能致病基因突变,其中26个是新突变,32个是新生突变。在难治性癫痫患儿中,离子通道基因突变是最主要的基因突变类型。Dravet综合征与SCN1A基因突变密切相关,也是本研究中最常出现的突变基因。在大田原综合征,West综合征,Doose综合征,Rett综合征,葡萄糖转运体1缺乏综合征和结节性硬化症患者中也分别发现了新突变和新生突变。本研究结果进一步证实了癫痫基因精准诊疗的重要性和可行性,有助于阐明癫痫的分子病理生理基础和发现新的治疗靶点。第二部分全外显子组测序在不同表型儿童癫痫患者中的新发现研究目的:癫痫是一种异质性疾病,使用不同方法和针对不同种群的研究均显示癫痫与遗传密切相关。全外显子组测序（WES）是指对所有编码蛋白质的外显子进行测序,已被广泛用于儿科癫痫研究。WES可以快速有效地检测人类基因组约1.0%至1.5%的基因,鉴定患者的有害基因。本研究使用全外显子组测序对106名儿童癫痫患者进行检测,为该组患者提供基因诊断,并进一步探讨儿童癫痫的遗传学病因。研究方法:本研究在齐鲁医院儿科招募了 106名儿童癫痫患者,起病年龄为生后1天至14岁。收集患者的病史,家族史,既往史,体格检查,血液学检查,发育评估,4小时视频或24小时动态脑电图（VEEG/AEEG）监测,磁共振成像（MRI）检查结果。收集患者及其父母血液样品进行全外显子组测序。应用美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南评估突变的致病性。由Illumina HiSeq X Ten测序仪测得的突变通过Sanger测序进一步验证。如果二代测序提示拷贝数变异,则进一步通过MS-MLPA进行样本检测。研究结果:1.我们在25名患者（23.6%）中检测出27个可能致病或致病突变,92.6%（25/27）的突变是新生突变,44.4%（12/27）的突变为新突变。离子通道基因突变最常见,占66.7%,其中SCN1A出现频率最高（15/27）。2.93.3%（14/15）SCN1A基因突变是新生突变,40%（6/15）为新突变。在SCN1A基因突变患者中,46.15%（6/13）为Dravet综合征（DS）患者,7.69%（1/13）为热性惊厥附加症（FS+）患者。3.在4例女性患儿中检测出4个致病或可能致病PCDH19新生突变,这是本研究中第二常见的突变基因。4.首次在中国人群中发现1例进行性脑病伴水肿,高度失律脑电图和视神经萎缩样综合征（PEHO样综合征）,为致病GNAO1基因突变。5.在1例大田原综合征患者中发现致病SCN2A新生突变。在1例癫痫伴肌阵挛-站立不能患者中发现了CHD2基因新突变。在1例天使综合征患者中发现UBE3A基因缺失突变,其电临床特征呈现典型的Lennox-Gastaut综合征表现。6.在未分类的癫痫性脑病（UEE）或未分类的癫痫患者（UE）中发现的其它有害突变包括GABRG2,KCNQ2,STXBP1,SYNGAP1。研究结论:本研究检测出27个致病或可能致病突变,其中44.4%是新突变,92.6%为新生突变。在本组儿童癫痫患者中,编码离子通道的基因突变所占的比例最高,其中SCN1A为最常见的突变。本研究首次在中国人群中发现了 1例具有GNA01基因突变的PEH0样综合征患者,在1例天使综合征患者中发现UBE3A基因缺失突变,在4例女性患儿中检测到PCDH19基因突变,在1例肌阵挛-站立不能性癫痫患者发现CHD2突变,在1例大田原综合征患者检测到SCN2A突变。我们的研究结果强调了基因检测在癫痫诊疗中的重要性和可行性,能够帮助临床医师早期明确诊断和提高对罕见病的认识,并且进一步提高我们对癫痫的分子遗传学和病理生理学认识,有助于发现新的治疗靶点。

关键词：难治性癫痫;二代测序;ACMG评分;癫痫;全外显子组测序;PEHO样综合征

学科专业：儿科学

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符号说明

第一部分不同表型儿童难治性癫痫患者的新突变研究

前言

实验材料与方法

结果

讨论

结论

附图表