Treacher collins综合征的基因学研究进展

田 蒙， 宋 歌， 胡金天

Treacher collins综合征的基因学研究进展

田 蒙， 宋 歌， 胡金天

Treacher collins综合征; 基因学; 研究进展

Treacher collins综合征(treacher collins syndrome，TCS)又称下颌面骨发育不全综合征，是一种影响面部发育的常染色体显性遗传性疾病，在新生儿中的发生率约为1∶50 000，患者当中约40%病例具有家族病史，而超过60%病例为无家族史散发的新生突变。1846年，该综合征的首个临床病例被报道。1900年，E Treacher Collins首次将本病描述为颧骨和下眼睑缺损的综合征。1949年，A Franceschetti和D Klein详细描述了整个综合征的全部特征。目前，国内外学者针对Treacher collins综合征进行了较为深入的遗传学研究，已将致病基因TCOFl在染色体进行了定位，同时随着研究的进展发现POLR1C和POLR1D这两个基因也是TCS的致病基因。现就Treacher collins综合征的基因学研究进展作一综述。

1 TCOF1基因

1983年，P Balestrazzi报道1例患有TCS的3岁女孩存在t(5;13)(q11;p11)平衡易位，并将本病基因定位于5号染色体上。1991年，MJ Dixon等对12个TCS家系进行了连锁分析，提出TCS的基因位点与6 P21.31/16 P13.1l易位相关，并将TCOF1的基因进一步定位于染色体5q31～5q34区域。同年，EW Jabs等应用遗传放射杂交技术，将此基因定位区域缩小至5q31.2～5q32。1993年，MJ Dixon等使用遗传连锁分析和荧光原位杂交技术相结合的方法，再一次将TCOF1基因定位于5q32～5q33.1区段的一个更狭小的区域内。1996年，TCS协作组首先发现了TCS患者TCOF1基因的5个致病突变位点。同年，Gladwin等［1］也发现了5处与TCS协作组报道不同的突变位点。1996年，Loftus等［2］利用完整的酵母人工染色体和此区域的部分连续克隆体为标记物，建立了该基因相应的转录图，并应用cDNA末端快速扩增法和重组cDNA克隆技术，得到TCOF1基因完整的编码序列。人TCOF1基因共由26个外显子组成，各外显子大小为49～565 bp。TCOF1基因编码的蛋白质产物为Treacle蛋白，目前Treacle蛋白的具体功能尚不清楚。此后，TCOF1基因外显子突变检测成为研究的热点。Splendore等［3-4］发现，最常见的是外显子24中5 bp的缺失突变，占17%，同时还发现外显子10、15、16、23、24 突变占TCOF1突变的50%以上，从而认为上述外显子为TCOF1基因的热点突变。2004年，So等［5］发现了外显子6A和16A，并建议修改TCOF1的基因结构，希望加入外显子6A。基于这些发现，Splendore等［6］更新了TCOF1突变数据库。目前为止发现的TCOF1突变类型包括错义、无义、缺失、插入、剪切位点突变等，还包括DNA片段重排，大部分TCOF1突变是由缺失、插入、剪切位点突变、错义突变导致的移码突变，从而导致蛋白质肽链合成提前终结。

近年来，对于TCOF1基因学的研究也有了一些新的发现。Macaya等［7］报道1例TCS患者不仅存在以往报道过的c.122C＞T突变，同时还存在一个新的同义突变c.3612A＞C，进行家系分析时发现，基因表型正常的数个家系成员和TCS成员的c.122C＞T基因突变有分离，c.3612A＞C突变仅存在于患者中。分析淋巴细胞中RNA发现转录产物缺失外显子22，这些研究结果表明患者是由于同义突变c.3612A＞C引起的TCOF1单倍剂量不足导致的，这项研究强调了临床和血统评估在解释已知的和新出现的序列改变的重要性。Kumar等［8］在研究一家系三代人中4例患有TCS时独特地发现，1例患者同时存在3q2和5q3的缺失突变，而其余3例患者只有5q3的缺失。由于第1例患者同时存在3q2和5q3缺失，所以这并不能说明3q2的缺失是导致TCS的原因，故需要针对更多的患者进行详细地基因分析来明确诊断。Marszalek-Kruk等［9］在研究一对患有TCS的同卵双生姐妹时，发现了一个新的杂合插入突变c.484_668ins185 bp，她们的父亲、兄弟、叔叔都没有此种突变，这种插入突变引起了读码框架的转变和在167 aa处翻译提前终止。这个插入突变是目前发现最长的TCOF1插入突变，也是唯一一个发现在单卵双胞胎姐妹中的插入突变。2012年，Beygo等［10］首次利用多重连接探针扩增技术报道了关于TCOF1基因单一外显子缺失，这个缺失突变是目前在TCS患者中发现的最长的一个，长度达3.367 kb，整个外显子3缺失，导致外显子5终止密码子前移，引起移码突变，在RNA水平上分析这个外显子的缺失，可能导致Treacle的单倍剂量不足。似乎这种长的缺失突变的发生率是很低的，精确的发生率需要更多的研究来提供;对于这种不存在TCOF1、POLR1D和POLR1C点突变的TCS患者，长的基因缺失应该也作为TCS的诊断。同年，Bowman等［11］在研究182例 TCS患者时发现，基因重组在TCS患者中占有重要比例，这是第1篇关于基因重组导致TCS的报道，这个发现扩大了TCOF1的突变范围谱，同时指出剂量分析应该和序列分析一起来增加TCS患者的诊断敏感度。Zhang等［12］在研究中国的2例 TCS患者时，发现在TCOF1基因中存在一个新的杂合子突变 (c.4420C＞T)，这个突变存在于TCS患者中，而不存在于任何不受影响的家庭成员或200例无关的对照组中。从而得出结论，新发现的TCOF1 c.4420C＞T突变是导致中国患者TCS的一个病因。

2 POLR1C和POLR1D基因

2011年，Dauwerse等［13］利用全基因组扫描技术，在对1例TCOF1基因筛查阴性的患有Treacher Collins综合征的3岁男孩进行检查时发现，在常染色体13q12.2区域有一个156 kb缺失的新生突变，该突变导致POLR1D全基因和LNX2基因的第一外显子缺失。随后作者对具有典型TCS特征，但TCOF1基因筛查阴性的252例患者进行筛查时，发现了20个额外的POLR1C杂合突变，此外，还发现3例患有TCS的个体中存在POLR1C的2个等位基因突变，这些研究结果证实了2个额外的基因参与TCS的形成，即POLR1C和POLR1D基因也是TCS的致病基因，这些基因编码核糖体RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ。近年来，Schaefer等［14］对2个无血缘关系的TCS家庭进行TCOF1、POLR1C、POLR1D测序。结果发现，4个受影响的孩子存在相同的纯合子突变POLR1D(c.163C＞G，p.Leu55 Val)。这是第1篇关于 POLR1D 突变导致TCS常染色体隐性遗传的报道。其结果进一步说明了TCS的遗传异质性，同时强调了将临床专业知识和遗传分子鉴定相结合给予适当的基因遗传咨询的重要性。

3 其他

2011年，Cesaretti等［15］报道2例无鼻畸形且存在 TCS临床表现的姐弟俩，不存在TCOF1、POLR1D和 POLR1C的基因突变，这并不能说明患者就不患有TCS，对此患者的进一步研究将有可能揭示与TCS及相关综合征相关的新基因。在TCS的3个致病基因中，TCOF1相关的TCS占研究人群的71% ～93%［4，12］。Dauwerse 等［13］研究发现，在252 个TCOF1阴性的TCS患者中有22例患者存在POLR1C和POLR1D突变，即POLR1C和POLR1D突变的概率占TCOF1阴性患者的9%左右，小于全部TCS患者的2%，大于11%的患者仍找不到遗传来源。近年来，很多学者从不同的角度对TCS进行相关研究，Gordon等［16］提出下颌骨发育不全合并小头畸形，可以由染色体17q21的EFTUD2基因杂合突变引起，特别是下颌骨发育不全合并食管闭锁的患者，最近归因于包含EFTUD2基因在内的17q21缺失或EFTUD2杂合突变导致。Kadakia等［17］选取1991-2013年的文章，利用遗传学的最新文献和TCS的病理生理学进行系统回顾，除了表明TCOF1、POLR1C和POLR1D是导致TCS的病因外，最近的资料显示，p53杂合性可以预防TCS，p53和TCOF1半合子胚胎不影响核糖体功能，这暗示p53或p53下游在TCS发病机制中起一定的作用。这些发现，增加了一个新兴的TCS关联突变数据库，这可以用来建立TCS诊断和进一步阐明其发病机制。一直存在假说，神经嵴细胞的缺陷、迁移和分化异常，导致包括Treacher-Collins综合征在内的颅面畸形，然而，连接核糖体生物起源和NCC发展的基础机制仍然知之甚少。针对于此，Zhao等［18］报道了一个新的斑马鱼点突变，并预测在斑马鱼wdr43基因中提前出现终止密码子，其与酵母UTP5直接同源。此突变早期可引发神经、眼、心和咽弓缺陷，后期限制NCC向颅面软骨的发育。其研究证明了wdr43在核糖体生物合成中的作用，同时这种突变体缺陷是由一种p53依赖通路调节的。最后表明，各种各样的核仁蛋白质的正确定位，包括TCOF1也是依赖于WDR43的。其研究结果为Wdr43在发育、核糖体的生物合成以及核糖体诱导的包括TCS在内的颅面表型的表达提供了新的角色见解。TCS是导致下颌面骨发育不全的主要原因，通常TCS患者不存在智力障碍，然而最近，在同时患有下颌面骨发育不全、小头畸型、智力障碍和食管闭锁的患者中发现了EFTUD2基因。Vincent等［19］报道了2例同时存在下颌面骨发育不全和智力障碍的TCS患者存在几个大的基因缺失，其中包括TCOF1基因。并讨论了其他基因，如CAMK2A或SLC6A7基因缺失与患者认知发展延迟的关联性，其认为，遗传性疾病中观察到的2例患者将被视为是一个连续的基因缺失综合征，同时受TCOF1基因和其他基因如CAMK2A缺失的综合影响，最后建议对存在智力障碍的TCS患者的5P32缺失进行系统地调查研究。

综上所述，目前为止对TCS的基因学研究取得了很大的进步，使我们对TCS的基因水平发病机制有了一定的认识，然而，有些问题还不是很清楚，如仍有大于11%的患者即不存在TCOF1突变，也不存在POLR1C和POLR1D突变，仍找不到具体的遗传来源，因此，要完全了解TCS的发病机制，还需进一步地科学探索。

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国家自然科学基金资助项目(81300863，81372085);协和青年基金资助和中央高校基本科研业务费专项资金资助(3332013091)

100089 北京，兵器工业北京北方医院外科(田 蒙);中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院整形四科(章庆国，胡金天)

田 蒙(1986-)，女，山东临沂人，硕士.

胡金天，100144，中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院 整形四科，电子信箱：hujintian@vip.163.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.09.017

2014-04-23)