一位腦癱患兒的遺傳諮詢案例解析

05-15

隨著外顯子組測序和DNA晶元的推廣，基因組學和遺傳學在遺傳診斷中得到更多的運用，很多生物公司使用商業軟體和OMIM資料庫為病人提供遺傳諮詢，我寫這個案例，主要是為了提醒生物公司的技術人員和患者家屬，商業軟體和OMIM資料庫並不能代替遺傳諮詢師，另外，商業軟體和OMIM資料庫並非是進行遺傳診斷的黃金標準。對病人進行遺傳諮詢是一件責任重大的事情，請小心謹慎。

病人病情簡介：5歲半的小女孩，精神運動發育落後，智力落後，語言落後，運動落後，腦白質病變，神經節苷脂，腦癱，痙攣型雙癱

檢測手段：外顯子測序和全基因組CNV檢測

外顯子測序結果：

該樣本分析到 DDX3X 基因有 1 個雜合突變：

c.750dupT(編碼區第 750 號插入胸腺嘧啶)，導致氨基酸改變 p.L251Ffs*44（移碼突變）。該變異不屬於多態性位點，在人群中發生頻率極低。在 HGMD 專業版資料庫中未見報道。經家系驗證分析，受檢人之父該位點無變異，受檢人之母該位點無變異。此變異為自發突變，該位點為致病性變異。請結合受檢者的臨床表現、家族史及其他檢測結果綜合分析。

全基因組CNV檢測結果：

1. chr11 p15.5 區域發生 139Kb 重複，為臨床意義未明變異。目前染色體多態性資料庫不覆蓋該區域，Decipher 致病資料庫中未報道，dbvar 病例資料庫未報道。區域內 OMIM 收錄的致病基因分析見上表。

2. chr19 p13.3 區域發生 165Kb 重複，為臨床意義未明變異。目前染色體多態性資料庫不覆蓋該區域，Decipher 致病資料庫中未報道，dbvar 病例資料庫未報道。區域內 OMIM 收錄的致病基因分析見上表。

公司的結論是DDX3X基因突變是致病突變，我對此結論持有不同意見，詳述理由如下：

1. 不能夠因為Decipher資料庫裡面沒有相關數據就排除兩處局部重複3個拷貝的染色體結構異常。

一個優秀負責的遺傳諮詢師不能夠完全依賴軟體的結論，而是應該學會使用基因組閱覽器來檢查染色體異常的區域，先看11號染色體p15.5這段染色體的基因分布：

OMIM是人類遺傳病資料庫，可以看到這段染色體片段最右邊的TH基因在資料庫里有記錄，但是軟體沒有檢出！！！這個基因編碼多巴胺水解酶，突變是造成幼兒帕金森綜合症和肌肉無力。

再看19號染色體p13.3擴增造成智力發育遲緩在文獻中的報道，我只給出一個例子，文獻裡面有更多：

看到這裡，我想讀者和遺傳諮詢師應該能理解一個合格的遺傳諮詢師絕對不能夠單純使用商業軟體進行數據解讀，這是對病人的不負責任。

2. 下面我要開始打臉OMIM資料庫了，

我隸屬於圖標下面的兩個單位，勉強可以算是OMIM的同事。附帶說一下，OMIM是給臨床醫生MD使用的。下面開始正式修理給OMIM資料庫DDX3X基因做注釋的人。

最下面右側Inheritance(遺傳模式）下面的注釋是XLD, XLR: X chromosome-linkd dominant, X chromosome-linked recessive. 中文翻譯就是 X 染色體顯性突變，和X 染色體隱性突變。這裡就有趣了，怎麼會既是顯性又是隱性呢？先看看OMIM資料庫注釋怎麼說。

▼ Molecular Genetics

Snijders Blok et al. (2015) identified 35 different de novo heterozygous mutations in the DDX3X gene (see, e.g., 300160.0001-300160.0004) in 38 girls with X-linked dominant mental retardation-102 (MRX102; 300958). The mutations were found by whole-exome sequencing of 3 large cohorts of patients referred for testing (including the Deciphering Developmental Disorders Study, 2015);

好了，有原始文獻Snijders Blok et al. (2015)，對公司來講查閱文獻不一定容易，我這裡很容易，先看看原始文獻怎麼說。

作者在摘要裡面寫到：

「Although no de novo DDX3X mutations were identified in males, we present three

families with segregating missense mutations in DDX3X, suggestive of an X-linked recessive inheritance pattern. In these families, all males with the DDX3X variant had ID, whereas carrier females were unaffected. 」

這裡就搞笑了，原文說是X染色體連鎖隱性，你OMIM收錄的時候自說自話說是X染色體連鎖顯性，如果是顯性遺傳病，小女孩有一個突變基因就立馬得病，隱性遺傳病就是攜帶者，這差別就很大了。先看看X染色體連鎖隱性的家系圖譜，下面是DDX3X的一個家系：

家系裡面三代都是男性裡面有部分患病，女性無一患病，妥妥的X染色體連鎖隱性遺傳模式。

OMIM又說：

「Nineteen of the mutations were predicted to result in complete loss of function, resulting in haploinsufficiency in the female patients.」

這裡出現了一個專業遺傳學名詞haploinsufficiency，說的是兩個基因拷貝，一個是好的，一個失活，細胞裡面剩下50%的正常蛋白不足以維持正常功能，導致發病。關於haploinsufficiency，我舉一個例子，是CTCF基因，少掉一個基因拷貝就會呈現疾病表型：

那麼DDX3X是不是haploinsufficiency呢？

這是一個非常重要的結論，關係到診斷結果，我們看看原始文獻the Deciphering Developmental Disorders Study, 2015 裡面的數據。

這篇Nature文章的原始數據如下：

根據大規模樣本的分析，DDX3X基因是haploinsufficiency的概率是12.7%，也就是說87.3%的情況下不是這麼回事。下面來個實錘證據。

如果DDX3X基因是haploinsufficiency，那麼DDX3X基因敲除小鼠的雜合子應該有疾病表型，就跟上面的CTCF基因敲除小鼠一樣。查查文獻，已經有人做了DDX3X基因敲除小鼠，我們來看看錶型和結論。

結論是「The F1 Ddx3x+/? females were born at the expected Mendelian ratio, developed normally, and were indistinguishable from their littermate controls. 」簡而言之，DDX3X基因敲除小鼠的雜合子完全正常，OMIM認為DDX3X基因是haploinsufficiency的結論不成立，原始文獻裡面這一結論不成立。

再往下就超出碩士知識範圍，開始進入博士知識範圍了，這也是考校遺傳諮詢師功力的時候。OMIM引用的原始文獻Snijders Blok et al. (2015) 是2015年發表的， DDX3X基因敲除小鼠的文章是2016年發表的，原始文獻得出錯誤結論可以理解，OMIM資料庫沒有跟進2016年的進展，在2018年還引用2015年原始文獻的錯誤結論就不可以理解了。

八月的評論裡面提到de novo DDX3X突變是支持X染色體連鎖顯性遺傳的證據，什麼叫顯性遺傳，突變的基因拷貝可以傳遞到下一代才叫遺傳。既然是de novo,就不是來自於父母。那麼這突變是否能傳給下一代呢？不能拿人做實驗，拿老鼠做實驗還是可以的，繼續看DDX3X敲除鼠的文獻：

雜合子雌鼠和野生型雄鼠的後代裡面沒有雜合子雌鼠，因為雜合子基因型的雌鼠胚胎在子宮裡面全部死亡。這就是說，失活的DDX3X基因拷貝根本無法傳遞到下一代。準確的說，失活的DDX3X基因拷貝對雄性是致死的，對攜帶者母體子宮內的雌性胚胎也是致死的，無法遺傳到下一代。這才是為什麼我說DDX3X突變是X染色體連鎖顯性遺傳的結論是不準確的主要原因，OMIM的結論是有問題的。

最後說一下為什麼發現智力發育遲緩的女性裡面有1-2%的個體存在DDX3X突變，這涉及到三個層次，第一層是X染色體失活的普遍現象，第二層是少數基因逃避失活的特例，第三個是逃避失活的X染色體基因出現失活扭曲現象，第一層是高中和大學水平，第二層是碩士水平，第三層是博士水平，所以我才說DDX3X是個妖孽基因。先看第一層和第二層的圖解：

再看看X染色體失活扭曲的圖解：

在大多數情況下，DDX3X突變表現為X染色體隱性連鎖遺傳，母親是攜帶者，以50%的概率傳給兒子，這是幾乎所有家系裡面觀察到的。de novo出現的DDX3X突變，如果沒有在沒有X染色體失活扭曲的情況下，是沒有表型的，但是在出現染色體失活扭曲的情況下，原本逃脫X染色體失活的野生型基因被失活，出現疾病表型，然後被OMIM定義為X染色體顯性連鎖，我認為這是不準確的，背後的真實原因其實是X染色體失活扭曲，這一點也被最新的研究證實，遺憾的是沒有被OMIM資料庫所採用。

各位看官看到這裡，可以了解做遺傳諮詢是多麼的不容易，學會使用OMIM資料庫只是個皮毛，你能看OMIM資料庫裡面的原始文獻才算真正入門，之後從多篇原始文獻裡面找出原始數據對OMIM的結論進行核對才算真正合格。

我並不排除DDX3X突變是可能致病的因素，但是我無法接受外顯子測序發現的一個DDX3X移碼突變是唯一的致病因素這一結論。如果是男孩，這一個移碼突變足以解釋病情，但是女孩，因為存在另外一個正常的DDX3X基因，DDX3X大多數情況下不是單倍體缺陷遺傳病，也並不是顯性遺傳，所以不能倉促的下這樣的結論。對於這個病人的遺傳診斷，其實並沒有結束，下一步應該做的是是否能檢出到野生型DDX3X基因的正常表達，如果野生型DDX3X基因能夠正常表達，那DDX3X突變是唯一致病突變的結論就非常危險了。

遺傳諮詢師，本著對患者負責的精神，不能完全依賴商業軟體，OMIM和Decipher資料庫，否則諮詢出錯的風險就會升高。另外需要說明一點，並非所有的遺傳疾病都無法醫治，以經典的遺傳疾病杜氏肌無力為例，美國FDA2017年批准了一個新藥用於治療特定外顯子出現突變的杜氏肌無力DMD.

那麼，回到這個攜帶DDX3X突變的患兒是否存在藥物可以治療的問題，大多數生物公司和遺傳諮詢師會給出否定的答案。我卻持有不同看法，關鍵還是致病的機制，如果真的是DDX3X基因單拷貝失活並發X染色體失活扭曲造成的，那麼因為這本質上是一個隱性遺傳病，病人本身存在野生型的基因拷貝，其實只需要誘導沉默的野生型DDX3X基因表達，就可以緩和癥狀。這就進入表觀遺傳學(epigenetics)的領域了，需要臨床醫生熟悉並了解表觀遺傳藥物治療(epigenetic therapy)了。

這篇案例分析有相當大的知識跨度，涉及到遺傳學，基因組學，表觀遺傳學，分子遺傳學，發育遺傳學諸多領域，我希望這個案例能對遺傳諮詢的從業人員和患者家屬有幫助，未來可以準確的確診遺傳病的發生機制和提供相關的醫療建議。