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一则致病性SNV与外显子水平杂合缺失的复合杂合PKU病例



苯丙酮尿症（PKU）疾病背景介绍


        苯丙酮尿症，简称PKU，是一种常染色体隐性遗传性代谢病，由于体内苯丙氨酸羟化酶的缺乏而导致苯丙氨酸代谢障碍（苯丙氨酸羟化酶催化苯丙氨酸羟基化为酪氨酸，酪氨酸是苯丙氨酸分解代谢中的限速步骤），导致血液中苯丙氨酸及其代谢产物的浓度升高，若未诊断和治疗，患儿会因高苯丙氨酸血症的神经毒性作用而导致产后认知发育受损。

        PKU患儿在新生儿期多无明显临床症状，未经治疗的宝宝在出生1~2个月后逐渐表现出典型PKU临床特征：头发由黑变黄、皮肤苍白、湿疹、尿液/汗液中散发出鼠臭味、智力发育落后，部分患儿可出现小头畸形和癫痫发作，也可出现行为、性格、神经认知等异常。

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        PKU患儿因先天性缺乏苯丙氨酸羟化酶而无法进食正常的食物，特别是蛋白质中的苯丙氨酸，所以又被称为“不食人间烟火的天使”。


苯丙酮尿症（PKU）的遗传模式


        苯丙酮尿症是一种常染色体隐性遗传性疾病。患儿父母双方均为致病基因携带者时，每次怀孕都有1/4的几率生育PKU后代，1/2的几率生育PKU致病基因携带者后代（如下图），男女发病的几率均等。

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案例分析


性别：女

年龄：2个月

样本类型：外周血

临床诊断：怀疑PKU，高苯丙氨酸血症

家族史：/

检测项目：OmniSeek®全外显子组检测

 

 

结果说明


        PAH:NM_000277.3:exon7:c.7**G>A:p.Arg2**Gln:致病性变异

        (PS3+PM3_VeryStrong)

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评级证据（依据ClinGen PAH基因专项指南[1]）：

        a. PS3：功能研究报道提示该变异导致PAH酶活性严重下降至3%[2－3]；

        b. PM3_VeryStrong：已有多篇文献报道在多例PKU患者中检测到PAH基因变异c.7**G>A，其中超过4例是纯合变异，超过8例同时在其反式位置检出另一致病性变异[3－5]。本地数据库有多例样本携带该位点的纯合和复合杂合变异，且均为PKU患者。

 

该受检样本检测到12q23.2区域存在14.12kb左右的杂合缺失（拷贝数=1）

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        该区域包含PAH基因的第4-5号外显子（转录本：NM_000277.3），已知LoF是PKU的致病机制，预测第4-5号外显子缺失会破坏阅读框，且上述外显子位于生物学相关转录本中。

        人群频率数据库DGV、人类基因组变异数据库ClinGen/ClinVar、疾病数据库Decipher暂未收录与该区域相似的缺失记录。

        人类遗传疾病变异数据库HGMD中，收录了3例PAH基因第4-5号外显子缺失的记录（CG164544、CG1923579和CG210985），这些记录的临床表型均为PKU。本地数据库在1例PKU患者中检出与本例受检者相同的基因型，即PAH基因复合杂合变异c.7**G>A/第4-5号外显子缺失。

        经父母外周血 Sanger和qPCR验证，受检样本PAH基因变异c.7**G>A遗传自父亲，12q23.2杂合缺失遗传自母亲。

 

 

 

结果示意图


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▲受检者及其父母

        PAH基因变异c.7**G>A Sanger验证结果示意图

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▲受检者及其父母

        12q23.2区域 qpcr验证结果示意图

 

 

总  结

        根据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）对基因变异临床意义的分类标准，本次基因检测检测到PAH基因变异c.7**G>A和12q23.2杂合缺失（包含PAH基因第4－5号外显子），为复合杂合变异，均为“致病性变异（Pathogenic,　P）”。以上变异或可解释受检者“怀疑PKU，高苯丙氨酸血症”的临床表征。 

 

        OmniSeek®全外显子组检测是一款简化遗传病临床分子诊断路径的高效检测服务。独特的积木式探针设计，“一网打尽”60个高“危”基因、5000+致病内含子及16K线粒体环。实现目标区域精准捕获，一站式服务解决遗传病诊断难题。

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▲3种全外显子组检测产品探针覆盖对比

 

        Q1:苯丙酮尿症（PKU）的早期诊断

        A：新生儿疾病筛查是的目前最安全、简单、有效的早期发现苯丙酮尿症的方法。

 

        诺尔健TM扩展型携带者筛查

        诺尔健TM扩展型携带者筛查项目基于中国人群基因大数据和携带者筛查国际专家共识设计,更符合中国人群遗传特征。主要对246个基因的外显子区域+186个基因1395个位点非编码区(HGMD报道致病的内含子、调控区)进行检测。

 

        Q2:苯丙酮尿症（PKU）的治疗

        A：低苯丙氨酸饮食疗法是目前治疗苯丙酮尿症最有效的方法。

 

        Q3:苯丙酮尿症（PKU）的预后

        A：经新生儿疾病筛查诊断并立即治疗的多数PKU患者，会有较好的改善，如毛发和皮肤由浅变为自然色、鼠臭味消失、癫痫得到控制、智力发育可达到或接近正常水平，即越早治疗越好，治疗至少持续到青春发育成熟期，提倡终生治疗。

 

参考文献

1.https://www.clinicalgenome.org/site/assets/files/2077/clingen_pah_acmg_specifications_v1-1.pdf

2.Proteins.2012 Jan;80(1):61-70. [PMID: 21953985]

3.J Hum Genet.2011 Apr;56(4):306-12. [PMID: 21307867]

4.Am J Hum Genet.1991 Mar;48(3):628-30. [PMID: 1998345]

5.Pediatr Res.2015 Dec;78(6):691-9. [PMID: 26322415]