原发性开角型青光眼致病基因的筛查

周 瑾 陈 谨 姚 磊 季 丹 蒋正轩 刘 君 叶龙玲 黄菊芳 张 毅

原发性开角型青光眼（POAG）是一类解剖结构正常，没有任何继发性青光眼诱因的遗传性致盲眼病，是遗传性青光眼最常见的类型，约占所有青光眼病例的75%～90%[1]，其发病机制不详，但诸多研究表明其遗传特性，基因变异是造成POAG的主要原因之一。与POAG发病有关的基因，主要包 括OPA1、MYOC、CYP1B1、OPTN、WDR36[2～3]，但这些已报道的基因可能未覆盖这些基因的大片段基因缺失或重复突变，以及内含子深部或基因调控区等区域，或者存在其他与POAG相关的基因未被发现，导致不是所有POAG的患者都能检测到相应的致病基因。因此，扩大收集有典型临床意义的POAG患者，进行相关眼科基因的深入研究具有深远意义。

1 资料与方法

1.1 标本收集 收集2018 年-2019 年合肥名人眼科医院和安徽医科大学第二附属医院17 例POAG患者标本，进行遗传眼病的基因测序分析。在经患者知情同意后，选择17 例POAG患者的外周血DNA，对青光眼遗传性因素相关的404 个基因进行测序，分析测序数据及筛选变异后获得候选变异。

1.2 POAG患者临床诊断分析 收集的17例POAG患者中，男性10 例，女性7 例，年龄18～60 岁。均符合原发性开角型青光眼诊断标准：眼压检查，24 h内眼压＞21 mmHg（1 mmHg =0.133 kPa）；检查前房角，在眼压升高时，双前房角仍开放；青光眼性典型视野缺损；青光眼性视神经盘的典型改变；无引起相似视野和视盘改变的其他病因。12 例POAG患者通过药物进行保守治疗，控制升高的眼压。5 例行抗青光眼手术，其中1 例因左眼背光眼术后眼压失控，右眼开角型青光眼术后，行第二次青光眼手术。

1.3 基因检测的方法 应用过柱法从外周血提取DNA，通过测序技术，对基因外显子区进行直接测序，与参考序列进行比较，从而发现可能存在的基因突变。本测序方法覆盖了外显子编码区及内含子-外显子交界处的基因突变，但未能覆盖这些检测基因的大片段基因缺失或重复突变，以及检测基因内含子深部、基因调控区等区域。

2 基因检测结果

检测涉及眼病相关的404 个基因，具体检测结果见表1。

表1 患者眼部相关基因检测结果分析

2.1 BCOR基因，Xp11 NM_ 017745.5 Exon15 c.5003C＞G p.(Ser1668Cys) 该变异为错义突变，即染色体位置Xp11，参考序列NM_017745.5，第15 外显子，cDNA水平的第5003 位碱基C变成了碱基G，预计会使蛋白水平的第1668 位的氨基酸Ser变成了氨基酸Cys，发生了Ser1668Cys杂合突变；HGMD数据库未见文献报道，ESP6500siv2_ALL、千人基因组（1000 g 2015aug_ALL）和dbSNP147 数据库均未见收录。BCOR基因如发生病理性变异可引起小眼畸形综合征，通常呈X连锁显性遗传。以眼睛和身体其它部分发育异常为主要特征的先天性畸形，表现为单侧或双侧眼异常，通常是出生时异常小或无眼球，导致视力受损或失明。其他眼部问题包括白内障，眼球震颤，眼缺损，并且患者患青光眼风险较高。

2.2 HSF4 基因，16q22 NM_001538.3 Exon15 c.1354_1364del p.（Ser452fs） 该变异为移码突变，染色体位置16q22，参考序列NM_001538.3，第15外显子，cDNA水平的第1354 位到1364 位的碱基缺失，预计会导致所编码的蛋白质自第452 位氨基酸Ser开始发生移码；该变异靠近所编码蛋白质的末端，预计会导致所编码的蛋白质编码发生紊乱。HSF4 基因如发生致病变异可引起白内障5型，以常染色体显性的方式遗传。HGMD数据库未见文献报道；ESP6500siv2_ALL、千人基因组（1000 g 2015aug_ALL）和dbSNP147 数据库均未见收录。检测到受检者携带HSF4 基因一个临床意义未明的杂合变异，需结合临床情况综合判断。

2.3 EYA1基因，8q13.3 NM_000503.5 Exon9 c.671G＞T p.（Gly224Val） 该变异为错义突变，预计会使所编码蛋白质第224 位氨基酸由Gly变为Val。如发生致病突变可引起Branchiootorenal综合征1型（BOR1）、Branchiootic综合征1 型（BOS1），均以常染色体显性的方式遗传，杂合突变的患者有50%的概率将致病突变传递给子代。BOR1 型患者临床主要表现有感觉神经性耳聋、传导性耳聋、混合性耳聋、耳结构发育异常、腮瘘管及囊肿、高腭弓、唇腭裂，肾发育异常等，且症状存在不完全外显情况。BOS1 型与BOR1 型临床症状相似，但一般没有肾畸形。有文献报道EYA1 基因可能与开角型青光眼相关[4]，POAG患者及其女儿有EYA1 基因c.35G＞A（p.R12H）的杂合突变，但11岁女儿的表现型有青光眼风险的迹象，但不符合诊断标准，有待进一步观察。

2.4 OPA1基 因，3q29 NM_015560.2 Exon2 c.320C＞T p.（Ser107Leu） 该变异为错义突变。HGMD数据库未见文献报道；千人基因组（1000 g 2015aug_ALL）数据库未见收录，ESP6500siv2_ALL和dbSNP147数据库有收录（rs781398129）；生物信息学软件预测其有致病可能性。如发生致病变异可引起Behr综合征，以常染色体隐性的方式遗传。OPA1 基因如发生致病变异还可引起视神经萎缩1 型，以常染色体显性的方式遗传。同时有文献报道该基因的变异可能与正常眼压性青光眼易感性相关[5]。

2.5 RPGRIP1基因，14q11 NM_020366.3 Exon6 c.844C＞T.p.（Leu282Phe） 该变异为错义突变。HGMD数据库未见文献报道，ESP6500siv2_ALL和千人基因组(1000 g2015aug_ALL)数据库未见收录，dbSNP147 数据库有收录。同时有文献报道[6]该基因的变异提示RPGRIP1 基因可能是多种青光眼的易感基因。RPGRIP1 基因通过选择性剪接在眼组织中表达多种亚型，这些亚型在视网膜神经元和视网膜外具有不同的细胞和亚细胞位置、生化特性和物种特异性表达。相关研究发现POAG的RPGRIP1 错义变异，可能会改变已知的POAG患者RPGRIP1 结构和功能域的序列，并影响氨基酸的表达，在这份研究中健康的受试者中不存在RPGRIP1 的错义突变，同时在RPGRIP1 错义突变的2 例患者中，存在MYOC和CYP1B1 基因的错义。RPGRIP1 作为POAG的一个潜在的候选基因。因此，我们将RPGRIP1 突变的筛选扩展。

2.6 CYP1B1基因，2q22 NM_000104.3 Exon2 c.319C＞G p.（Leu107Val） 该变异为错义突变。大量的文献报道，细胞色素P450-1B基因与青光眼的发病有关。CYP1B1 是先天性青光眼最常见的致病基因，但也有报道称其与POAG的发病有关。CYP1B1 基因缺陷型小鼠表现出房水排出结构异常，视网膜神经节细胞变性凋亡和视乳头增大和视神经纤维束肿胀断裂。

3 讨 论

随着POAG病例样本量的增多，统计能力的提高，会发现更多的位点。通过全基因组关联（GWAS）研究，发现了共29个POAG的新位点(ABCA1、AFAP1、GMDS、0PMM2、TGFBR3、FNDC3B、ARHGEF12、GAS7等）[7]；同时应用基因队列测试这些基因的变异是否与POAG有关联或者筛查出的这些变异是否与POAG的发病过程有关，但就目前已知的POAG患者的信息，以及没有进一步的遗传学实验数据的支持，无法确定POAG与这些基因相关联。针对POAG的一系列基因改变，需要密切关注临床和实验室进展，同时拓展检测基因的种类，以期为临床实现POAG的基因诊断和基因治疗提供理论上的支持。

筛查POAG可能的致病基因，有助于我们发现以前未知的生物学途径，这些途径在青光眼的发病原因和发病进展中非常重要。从长远来看，这些发现可以促进对这些途径的进一步研究，并有可能产生新的治疗方法；短期来看，遗传标记可能具有预测价值，并有助于青光眼的个性化治疗。而基因的改变是否会引起患者的临床疾病，尚有待科学的进步与发展、数据的积累及更深入的基因功能学的研究。针对此类基因改变，临床及实验室需要密切关注临床进展，在适当时候对结果进行补充说明，同时拓展检测的基因种类。进一步的研究需要充分确定青光眼的遗传结构，这是实现全面的遗传检测和靶向基因治疗的必要步骤。