BRWD3缺失导致的X连锁智力障碍93型胎儿一例产前诊断及遗传学分析

高 越,肖 海,吴 东,张梦汀,王凤阳,张 倩,王红丹,侯巧芳,廖世秀

河南省人民医院医学遗传研究所;河南省遗传性疾病功能基因组重点实验室 郑州 450003

X连锁智力障碍(X-linked intellectual developmental disorder,XLID)是一类由X染色体上基因突变引起的神经发育障碍性疾病,具有很强的遗传异质性;男性发病率高于女性,女性杂合携带者由于X染色体失活偏移呈现出表型多样性[1-2]。目前已报道的与XLID相关的基因超过100个[3]。XLID93是一种以智力障碍、巨头畸形和面部畸形等为特征的罕见疾病[4],由定位于Xq21.1的含溴结构域和WD重复序列蛋白质3(bromodomain and WD repeat domain containing 3,BRWD3)基因突变引起。本研究应用染色体核型分析和微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization,aCGH)技术,对1例超声提示双侧侧脑室增宽的胎儿进行产前遗传学分析,明确其病因,为遗传咨询提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象孕妇,20岁,孕1产0。孕12+2周胎儿颈项透明层厚度(nuchal translucency,NT)1.8 mm,血清学筛查低风险。孕22+5周,超声提示胎儿双侧侧脑室增宽,左侧10.88 mm,右侧10.42 mm;胃泡左侧4.4 mm×2.3 mm强回声,至河南省人民医院产前诊断中心就诊。孕妇及其丈夫表型未见异常,非近亲结婚,否认遗传病家族史。遗传咨询后行羊膜腔穿刺术,抽取羊水25 mL,同时抽取孕妇及其丈夫外周血3 mL行遗传学检测。受试者均签署知情同意书。本研究通过医院伦理委员会审批。

1.2 外周血及羊水染色体核型分析常规行外周血和羊水细胞培养,制备中期染色体分裂象并依据《人类细胞基因组学国际命名体系2016版》标准进行G显带核型分析。

1.3 aCGH分析取孕妇及其丈夫外周血3 mL,EDTA抗凝。取胎儿羊水10 mL。应用德国Qiagen基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA,使用NanoDrop 2000 UV-Vis(美国Thermo公司)测定DNA浓度及纯度,-20 ℃保存。按照PowerPlex®21 HS基因分型系统(美国Promega公司)说明书扩增基因组DNA,检测胎儿标本是否含有母体成分,以确保结果的准确性。取质控合格的基因组DNA 500 ng,采用SurePrint G3 Human CGH Microarray Kit,8×60K G4450A(美国Agilent公司)芯片进行检测,应用SureScan Microarray Scanner扫描系统对探针信号进行扫描,Agilent CytoGenomics 2.9软件分析扫描结果。将结果与基因组变异数据库(Database of Genetic Variant,DGV)、人类染色体不平衡和表型数据库(Database of Chromosomal Imbalance and Phenotype in Humans Using Ensemble Resources,DECIPHER)、临床基因组资源中心数据库(Clinical Genome Resource,ClinGen)、在线人类孟德尔遗传数据库(Online Mendelian Inheritance in Man,OMIM)、PubMed数据库等进行比对。按照美国医学遗传学与基因组学学会(American College of Medical Genetics and Genomics,ACMG)评分标准[5]进行评估。

2 结果

2.1 外周血及羊水染色体核型分析孕妇及丈夫外周血和胎儿羊水细胞染色体G显带核型分析均未见异常。

2.2 aCGH分析结果见图1。羊水排污结果排除了母体污染,胎儿为男性。胎儿aCGH结果为arr[hg19]Xq21.1(79468456_80065134)×0,即X q21.1存在596 678 bp缺失(图1A),在DGV数据库中未检索到相似片段缺失,该区域涉及基因TENT5D和BRWD3(包含第2～41外显子及部分第1外显子)。ClinGen数据库中BRWD3基因单倍剂量评分为3(2022年8月24日更新),BRWD3为单倍剂量效应基因(2C-1评分为0.9)。OMIM数据库中检索到BRWD3基因突变与XLID93有关;未检索到与TENT5D基因突变明确有关的疾病。DECIPHER数据库及文献检索到该区域新发缺失及无义突变致病报道6例。综合分析,本例拷贝数缺失评分>0.99,为致病性拷贝数变异。胎儿父亲aCGH结果未见异常,孕妇aCGH结果为arr[hg19]Xq21.1(79468456_80065134)×1,提示胎儿该区域缺失遗传自母亲。家属最终选择终止妊娠。

A:胎儿Xq21.1缺失片段;B:BRWD3基因结构

3 讨论

BRWD3基因全长147 247 bp,定位于Xq21.1,包含41个外显子,基因编码蛋白质包含8个N端WD40结构域和2个C端溴结构域(Bromodomain,Brd)。WD40结构域位于外显子7～16之间,溴结构域位于外显子30～38之间。WD40结构域主要介导蛋白质之间相互作用[6],参与蛋白质运输、细胞分裂、细胞凋亡以及信号转导等过程。Brd结构域能够识别并结合组蛋白和非组蛋白中的乙酰化赖氨酸残基[7],参与组蛋白修饰、染色质重塑、转录因子募集和增强子的组装,影响转录的起始和延伸。研究[8-9]发现BRWD3在各个组织中均有表达,并在人类大脑和睾丸中有着更高的表达水平。对已报道的35例BRWD3基因异常病例[4,10-13]进行分析,结果显示患者存在相似的临床表型,包括智力障碍(35/35)、巨头畸形(25/35)、行为异常(26/33)、肌张力低下(17/35)、肥胖(13/30)等,少数患者报告了其他特征,包括隐睾、新生儿肌张力减退和小关节过度活动等。

本例胎儿羊水染色体核型结果未见异常,aCGH结果显示Xq21.1存在596 678 bp缺失,涉及单倍剂量效应基因BRWD3(包含第2～41外显子及部分第1外显子),BRWD3基因突变与XLID93相关,胎儿为男性,该缺失为致病性拷贝数变异。目前已报道的XLID93多见于BRWD3基因的截短突变(无义突变、移码突变)和剪接位点突变,BRWD3基因缺失病例较为少见,未见产前病例报道。

本例胎儿超声诊断为双侧侧脑室增宽。侧脑室增宽是产前超声检查中最常见的胎儿神经系统疾病异常指征之一[14],在活产儿中的发病率为0.3%～1.5%[15]。超声检查发现胎儿侧脑室宽度≥10 mm时称为侧脑室增宽,其发生机制尚不明确,可能是偶发的生理变异,也可能与胎儿颅脑结构异常、染色体异常及感染等因素有关。孤立性侧脑室增宽胎儿中,拷贝数变异的异常检出率为8.7%;侧脑室增宽合并其他结构异常时,拷贝数变异的异常检出率可增加至14.8%[16]。针对孤立性轻度侧脑室增宽新生儿的随访调查[17-18]发现侧脑室增宽胎儿出生后发生神经发育障碍的比例约为7.0%,提示孤立性侧脑室增宽胎儿在出生后仍有发生神经系统异常的风险。Hu等[19]研究了154例孤立性侧脑室增宽胎儿致病性拷贝数变异的发生情况,发现13例侧脑室增宽胎儿存在拷贝数变异,均为致病性且与神经发育相关;产后随访显示,5例携带致病性拷贝数变异的侧脑室增宽胎儿产后出现神经发育异常,表明致病性拷贝数变异可能与胎儿侧脑室增宽的病理过程以及出生后神经发育障碍有关。本例胎儿双侧轻度侧脑室增宽,携带BRWD3致病性缺失变异,经充分遗传咨询后,孕妇及家属选择回当地医院终止妊娠,未进行尸检。

由于产前样本的特殊性及产前超声检查的局限性,智力障碍、特殊面容、行为异常等XLID93常见表型无法在产前诊断中证实。本例携带致病性拷贝数变异的男性胎儿所表现出的侧脑室增宽可能是XLID93神经系统发育障碍的产前指征,家系验证显示胎儿的缺失遗传自无临床表型的母亲,胎儿出生预后可能较差。