17号染色体单亲二体研究进展*

许晨霞，彭建明

（中山市博爱医院 产前诊断中心，广东 中山 528400）

1 概述

染色体单亲二体（uniparental disomy，UPD）从形成机制上可分为单亲同二体（uniparental isodisomy，iUPD，来自同一亲体的同一染色体）、单亲异二体（uniparental heterodisomy，hUPD，分别来自同一亲体的两条同源染色体）和混合型单亲二体（mixUPD，同一条染色体上同时存在单亲同二体和异二体）三种。UPD 主要致病机制是基因印记及隐性遗传致病基因纯合表达。孕妇高龄是UPD 的易感因素。UPD 使染色体或染色体某些片段位点上的隐性遗传致病基因纯合表达，从而导致疾病的发生。

目前通过无创产前筛查（non-invasive prenatal testing，NIPT）和有创产前诊断发现的完全型17 三体和嵌合型17 三体的病例十分少见［1-2］，17 号染色体UPD 更是罕见［3］。传统概念认为，除了存在印记基因和纯合性隐性突变外，UPD 对临床表型没有很大的影响。Geneimprint 网站数据库显示，17 号染色体存在TP53（17p13.1）印记基因，同时存在其杂合性丢失（loss of heterozygosity，LOH）的记录，但尚无明确的疾病相关报道。

关于17 号染色体UPD 的发生概率，2010 年RODRÍGUEZ-SANTIAGO 等［4］研究发现其在正常人群中的发生概率：34% 的血细胞中含有17p13.2-17pter 节段性UPD；39% 的血细胞中含17p11.2-17pter 节段性UPD；28% 的血细胞中有17q21.2-17qter；21% 的血细胞中含有17q22-17qter。SASAKI 等［5］从173 个家系（trios）中鉴定出一例父源iUPD（17）（17p13.3-17p13.1），节段性UPD 发生率为0.57803%（1/173）。该区段包括233 个RefSeq 基因，但都没有印记效应［5］。根据所研究的常染色体的数据，节段性UPD 发生率是每3 806 对染色体中有1 对，其概率为0.026 27［5］。

2019 年LABRIJN-MARKS 等［6］发现，17 号染色体完全UPD 和三例片段性单亲同二体iUPD（17q）导致的庞贝氏症（Pompe disease）病例。庞贝患儿B 在染色体17q25.2q25.3 的位置上GAA 基因的第13 外显子表现为新发的纯合无义突变c.1853G＞A。双亲检测结果母亲为突变基因杂合携带者，父亲未发现该突变。患儿C 存在GAA 基因第5 外显子序列改变，其先证者为致病性错义突变c.925G＞A，p.（Gly309Arg）的纯合子；患儿D 表现为新发错义突变c.871C＞T，p.（Leu291Phe）纯合子，其临床相关性尚不清楚。所有病例均表现为患儿母亲携带变异、父亲没有检查到突变。患儿E 临床表现为心肌肥厚，但不存在肌无力，实验室检查酸α-葡糖苷酶在白细胞中活性减低，而在体外培养的成纤维细胞中检测不到。对患儿E 的白细胞和成纤维细胞DNA 进行GAA 基因分型，在两个DNA 样本中均观察到一个正常的（母源性）和一个突变的（父源性）等位基因，其先证者为致病性错义突变体c.925G＞A，p.（Gly309Arg）。UPD（17）病例占纯合子糖原贮积病Ⅱ型（Pompe 病）的11%。全球新生儿罹患机率约在1∶40 000 或0.0025% 左右，不同的地区有所差异，例如在非洲裔的美国人中，发生率略高约为1∶14 000；而在中国的发生率则约为五万分之一［6］。

DNA 准确诊断依赖于家系的检测。轻度或异常的常染色体隐性遗传病表型应注意嵌合节段性iUPD 的可能性。

2 临床特征

GENUARDI 等［3］在羊水培养中发现的1 例17号染色体母源性UPD（mat UPD17）病例，2 岁随访未见生长与心理异常，通过淋巴细胞微卫星技术及11 个markers 家系确认了17 号染色体来源于其母亲。胎儿17 号染色体着丝粒区域纯合、远端杂合证明减数分裂二期不分离。三体自救形成UPD 及部分母源性17 号同源UPD。考虑17 号染色体着丝粒区域可能不包含与生长发育相关的重要印记基因。

LEBRE 等［7］报道一名mat UPD17 的两岁半女童，其临床表型为肾病型胱氨酸病。该女童17 号染色体存在57 kb 纯合性缺失，缺失片段包括了CTNS 基因，这种病例常见于欧洲人群。先证者的母亲为杂合性缺失，而父亲没有携带这种缺失。用横跨整条17 号染色体多态性标记进行了单倍型分析，结果显示17 号染色体长臂和短臂近端一半的区域存在两个母源性等位基因，但没有父源性等位基因，在17 短臂末端只有一个母源性等位基因。这些结果提示女童17 长臂和短臂近端存在母源性单亲异二体，17 短臂远端存在母源性单亲同二体。该研究首次在胱氨酸病中发现了17 短臂母源性单亲同二体。

NATSUGA 等［8］发现1 例父源性iUPD17（pat iUPD17），该患儿由于17q25.1 区域的基因ITGB4突变出现罕见的隐性遗传病交界性大疱性表皮松懈症（epidermolysis bullosa，EB）。

SASAKI 等［5］从173 个家系中（trios）鉴定出一例父源性节段性iUPD17（17p13.3-17p13.1）。该名男性表型正常，据此推测pat iUPD17（17p13.3-17p13.1）是被人体耐受的。

LIEHR 等［9］报道1 例完全性和1 例节段性母源性UPD（17），未发现被iUPD 激活的基因。

LABRIJN-MARKS 等［6］发现1 例17 号染色体完全UPD 和3 例片段性单亲同二体导致的庞贝氏症。该文中患儿B、C、D 均是mat UPD，患儿B父母系堂兄妹近亲结婚，3 岁时体外培养成纤维细胞缺乏酸性α-糖苷酶；患儿C 出生后6 周5 天因呼吸困难住院，随后在体外培养的成纤维细胞缺乏酸性α-葡糖苷酶而诊断为庞贝疾病，该患儿因心肌病和肝脾肿大，入院后第11 天开始肌酶替代治疗，但因病情恶化于3 周后死亡；患儿D 是一名斯堪的纳维亚混合血统儿童，16 个月时因肥厚型心肌病和广义肌无力、酸性α-葡糖苷酶不足被诊断患有庞贝病，从17 个月大时开始接受肌酶治疗；患儿E 是pat UPD，其母亲自然受孕后顺产，产前超声怀疑有持续性的左上腔静脉，患儿在2岁5 个月时心脏超声检查发现左心室肥厚，后来发展为双心室心肌肥厚。该患儿运动发育和力量正常，不存在肌无力和其他临床症状，该案例特殊。患儿具体临床特征以及预后见表1。

表1 17 号染色体单亲二倍体临床表现及预后

3 治疗与预后

目前对于UPD 尚无特效治疗方法，应加强对患儿的护理，对症支持治疗，做好产前诊断显得尤为重要。

Mat iUPD（17）导致的17p13.2 肾病型胱氨酸病，应主要防治胱氨酸结石的形成及其并发症。pat iUPD（17）患儿其17q25.1 的基因ITGB4 发生突变，导致的各型遗传型交界性EB，目前均无特效治疗方法，其中全身性和产生合并症的患儿预后较差，局限性、病情轻的患儿预后尚好。庞贝氏症婴儿型一般预后不良，无法如期达到发育的标准，晚发型预后较好庞贝氏症则使用Myozyme（美国Genzyme 公司）药物治疗，但由于只是替代治疗，目前并不能从根本上治愈该疾病，而且由于其价格昂贵，普通家庭的经济情况基本难以支持该药物的使用。

4 实验室检查

常规染色体核型分析可以检测染色体数量和大片段结构畸变，但不能识别单亲二倍体。短串联重复序列（short tandem repeat，STR）分布于整个人类基因组，平均每15 kb 就存在一个STR 基因座，其分布广泛、信息量大、易于检测，是继限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）之后的第二代遗传记，可用于UPD 的来源分析。单核苷酸多态性-微阵列技术（single nucleotide polymorphism array，SNP-array）是最近几年新兴的一种检测方法，由于其省去了复杂繁琐的培养环节、分辨率高（核型分析的近千倍），可以发现拷贝数的改变和杂合性丢失，结合父母双亲的SNP-array 技术能够检测UPD，因此日益受到临床的重视和欢迎。不过受限于其技术原理，无法发现探针未覆盖区域的染色体畸变，故而限制了发现新染色体疾病的可能。目前常用的诊断技术还包括特异性甲基化检测、全外显子测序和全基因组测序。当能够根据临床表型预测到具体的UPD 时，可以用STR 或者特异性甲基化检测；当难以预测或欲查找隐性基因具体突变位点时，可用测序的方法。无论哪种检测方法，最好能够同时检测父母双方的基因组，以便核对验证及指导后续生育。

5 再发风险评估及遗传咨询意见

有研究表明UPD 的发生率大约为1/3 500 到1/5 000，最近NAKKA 等［10］对440 多万份样本研究后发现，UPD 在活产儿中的发生率可达1/2 000。完全性17 号染色体的UPD 非常罕见，极少的病例是节段性UPD（17）。完全性UPD 的发生机理包括3 种：①三体自救；②配体互补；③有丝分裂复制。理论上由三体自救发生单亲二倍体的概率是1/3。片段性UPD 既可以发生在生殖细胞减数分裂过程，也可发生在体细胞有丝分裂过程。与完全性UPD 一样，当染色体片段或位点具有基因组印迹效应，片段性UPD 就会导致疾病发生。运用上述分子技术以确定UPD 的染色体来源，对于评估疾病的再发风险的评估有一定帮助。但是总的来说，由于UPD 在家族内重复出现的风险非常低，作为上述情况引起的隐性疾病，其复发风险与双亲携带者遗传的25% 相比微不足道。17 号染色体UPD 的临床表型可以从完全没有症状到有致死性的临床表型，这样也就大大增加了遗传咨询的难度，只能根据已有的病例来给出合适的建议。

17 号染色体单亲二倍体是微结构异常病，诊疗过程通常包括以下环节：①如果有先证者，详细询问先证者的症状学特征及遗传家族史。②是否为近亲结婚，如近亲结婚则17 号染色体单亲二倍体发生率提高。③发生在17q25.2-q25.3、17p13.2、17q25.1 区域的单亲二倍体则可能出现表1中的临床表现，建议密切超声监测，并告知其父母。④如发现胎儿为17 号染色体单亲二倍体，知情同意后其父母做进一步分子遗传学检测，以确定胎儿17 号染色体单亲二倍体的来源。⑤对遗传诊断明确发生在上述区域的17 号染色体的单亲二倍体，有再生育要求的家系进行产前诊断，根据结果进行遗传咨询。⑥根据患儿病情制定治疗方案。