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一例由转座子插入导致的神经纤维瘤病
患者基本信息
▶ 性别：女
▶ 年龄：34岁
▶ 样本类型：全血
▶ 主诉：考虑神经纤维瘤病，受检者及其母亲均有全身纤维瘤，受检者皮肤有牛奶咖啡斑，诉其儿子也有类似表现，但儿子已去世。
▶ 检测项目：OmniSeek®全外显子组检测
图1.家系图
一、检测结果
①初步分析和结果验证
OmniSeek®全外显子组检测常规SNV和CNV分析结果均为阴性；利用金诺诊断自主开发的基于WES数据移动元件插入变异（Mobile element insertion, MEI）生信分析流程进一步分析发现，该受检者NF1基因的第13号外显子上可能插入了Alu元件（图2）。进一步序列分析提示插入了倒位的AluYb8，PCR扩增+凝胶电泳分析+Sanger测序验证结果与NGS结果相吻合（图3和图4）。
图2.受检者NF1基因第13号外显子AluYb8插入IGV示意图
图3.受检者NF1基因第13号外显子AluYb8插入凝胶电泳结果
图4.受检者NF1基因第13号外显子的AluYb8插入Sanger测序结果和示意图（TSD: 靶位点重复序列 TE:转座子 T(n):polyT）
②检测结果与致病性分析
该变异暂无文献报道，依据ACMG指南，致病性评级为可能致病性的变异。
评级证据如下：
二、基因与疾病介绍
①NF1基因
NF1基因编码神经纤维蛋白。这种蛋白质在许多类型的细胞中产生，包括神经细胞和称为寡突细胞和周围神经的许旺细胞(Schwann cells)的特化细胞。这些特殊的细胞形成髓鞘，这是绝缘和保护某些神经细胞的脂肪覆盖物，神经纤维蛋白作为肿瘤抑制蛋白。肿瘤抑制剂通常阻止细胞生长和分裂过快或以不受控制的方式。这种蛋白质似乎通过关闭另一种刺激细胞生长和分裂的蛋白质(称为ras)来防止细胞过度生长。神经纤维蛋白的其他未知功能正在研究中。
人类孟德尔遗传学（OMIM）数据库中记载，NF1基因的致病性变异可引起幼年型粒单核细胞白血病(Leukemia, juvenile myelomonocytic,JMML)、家族性脊髓神经纤维瘤(Neurofibromatosis, familial spinal)、神经纤维瘤1型(Neurofibromatosis, type1, NF1)、神经纤维瘤－努南综合征(Neurofibromatosis－Noonan syndrome)以及Watson综合征(Watson syndrome，WTSN)，以上疾病均呈常染色体显性遗传模式。
②神经纤维瘤1型
神经纤维瘤1型患者主要临床表征包括皮肤上多处牛奶咖啡斑、伴眼部Lisch结节（虹膜黑色素错构瘤）和神经纤维瘤等，严重时可出现丛状纤维瘤、视神经和其他中枢神经系统神经胶质瘤、恶性外周神经鞘膜瘤、脊柱侧凸、胫骨发育不良和血管病等。
结合上述检测结果，受检者检出的NF1基因第13号外显子AluYb8元件插入，符合神经纤维瘤1型的遗传模式，支持受检者神经纤维瘤病的临床表现及家族史。
进一步文献学习：
转座子插入变异与单基因遗传病
移动元件(Mobile elements,ME)或转座元件(Transposable elements,TE)是散布在真核生物基因组中的重复基因序列，其特征在于它们具有移动到新基因组位置的独特能力,也称为转座子或跳跃基因。移动元件可根据转座机制的不同分为两大类：DNA转座子和逆转录转座子，其中只有一小部分是活跃的。只有逆转录转座子能够产生新的插入，称为移动元件插入(Mobile element insertions,MEIs)，Alu、LINE-1(L1)、SINE-VNTR-Alu(SVA)以及HERV等被普遍认为是仍然活跃的可移动元件家族(图5)。
图5.与人类疾病有关的逆转录转座子类型[1]
ENV：包膜，GAG：群特异性抗原，HERV：人内源性逆转录病毒，kb：千碱基，LTR：长末端重复，ORF：开放阅读框，POL：聚合酶，SINE：短散在重复序列元件，SVA：SINE-R/VNTR/Alu，TPRT：靶向启动逆转录，UTR：非翻译区，VNTR：可变数目串联重复序列;黑色三角形表示靶位点重复。
由于转座子漫长的进化史和不断的多样化，TE以各种各样的形式出现，其中逆转录转座子又分为非长末端重复逆转录转座子(non-LTR)和长末端重复逆转录转座子(LTR)，并进一步分类为许多超家族、家族和更详细的分支，DNA转座子也是如此。
图6.人类基因组中转座子图示[2]
本示意图展示了TE的分类、子类、超家族和家族之间的关键特征和关系。蓝色圆圈表示TE编码的酶，RT:逆转录酶，EN:核酸内切酶，YR:酪氨酸重组酶，IN:整合酶，HUH:核酸内切酶，TP:转座酶，TPRT: 靶向启动逆转录；circDNA:环状DNA，DIRS:Dictyostelium中间重复序列，dsDNA:双链DNA， retrotransposons：逆转录转座子, DNA transposons：DNA转座子，non-LTR：非长末端重复逆转录转座子， LTR：长末端重复逆转录转座子，LINE：长散在重复序列元件，SINE：短散在重复序列元件 PLE:Penelope样元件；LINE-1、Alu、Penelope分别是LINE、SINE、PLE中的代表性转座子家族，R2、B2、Athena分别是LINE-1、Alu、Penelope中的代表性分支；Ty1/Copia、Ty3/Gypsy、BVR是LTR的代表性超家族，Ty1、Ty3、HERV-H、copia、grpsy、HERV-K分别是相应的代表性转座子家族和代表性分支；hAT、Tc1/Mariner、Ac/Ds、Tc1、hobo、mos1分别是DNA转座子代表性亚家族、家族和分支。
Alu元件是SINE元件家族的成员（图6），是人类基因组中含量最高、活性最强的逆转录转座子，在人类基因组有>110万拷贝，大小约300bp，利用LINE-1核酸内切酶和逆转录酶进行逆转录转座，将Alu元件、以及其组成成分poly(A)尾部和靶位点复制序列(TSD)插入基因组[3-4]。外显子内的Alu元件插入很少见，而且在人类中通常是有害的[4-5]。AluYb8属于Alu家族中AluY谱系（图7）。
图7.AluY进化树示意图[3]
已有文献报道，在多例神经纤维瘤1型患者中发现了转座子插入变异，其中最常见的为Alu家族[6]（图8）。此外，在甲型血友病（F8基因）、Bardet‐Biedl综合征（BBS1基因）、视网膜变性（RP1基因）等多种疾病的患者中已发现了转座子插入变异。
三、结论
转座子插入变异是单基因遗传病的发病机制之一，在单基因遗传病分子诊断中应关注转座子插入变异的检测，尤其是表型和家族史高度怀疑某种或某类单基因遗传病，且常规的SNV和CNV分析为阴性时，应额外关注转座子的分析结果。
参考文献
1. Solyom and Kazazian Genome Medicine 2012, 4:12
2. Genome Biol. 2018 Nov 19;19(1):199.[PMID: 30454069]
3. Genome Biol Evol . 2015 Aug 29;7(9):2608-22.[PMID: 26319576]
4. Mob DNA . 2017 Jul 27:8:9. [PMID: 28770012]
5. Nature . 1991 Oct 31;353(6347):864-6. [PMID: 1719426]
6. PLoS Genet. 2011 Nov;7(11):e1002371.[PMID: 22125493]