CSID&CSH丨王建设教授:遗传性肝病的基因诊断与新致病基因鉴定

国际肝病 发表时间:2025/9/21 11:43:55

编者按

遗传性肝病是儿科和肝脏病学领域的重要研究方向,基因诊断技术的快速发展为其精准诊疗提供了有力支持。在“中华医学会第二十二次病毒性肝炎及肝病学术会议暨2025年中华医学会感染病学分会年会、中华医学会肝病学分会年会”上,复旦大学附属儿科医院王建设教授系统介绍了课题组在遗传性肝病基因诊断领域的最新进展和新致病基因的发现策略,旨在为临床医生和研究人员提供最新的诊断思路和研究方向。



遗传性肝病的诊断长期以来依赖病理学、酶活性检测、代谢物分析或家族史等信息,但这些方法存在明显局限性。许多遗传性肝病缺乏特征性病理改变,即便有也往往不具备特异性。与感染性疾病依靠病原体检测不同,遗传性疾病的诊断需要依靠基因检测发现致病基因变异,并结合相应的临床表现,二者结合构成诊断的“金标准”。这一理念已成为临床共识,推动着遗传性肝病诊断水平的不断提升。


基因检测技术的发展


基因检测技术经历了从一代测序到三代测序的快速发展过程。一代测序(Sanger测序)目前主要用于验证已知变异,已不再作为初筛手段。二代测序技术包括靶向基因测序、临床外显子组测序、全外显子组测序和全基因组测序,已成为当前临床诊断和科研的主流手段。三代测序技术能够更好地区分真假基因、检测结构变异、跨越复杂重复区域,并进行单体型分析,但其准确性和可及性仍有待提高。


光学基因组图谱(OGM)技术


OGM技术在鉴定复杂结构变异方面表现出独特优势。王建设教授团队的一项研究中,通过高分辨率OGM寻找出一名Alagille综合征患者潜在致病性结构变异[1]。该案例通过NGS+OGM首次鉴别JAG1新平衡易位,是目前唯一明确断点的案例,拓展了JAG1基因变异谱,明确了ALGS诊断。OGM可以鉴定出Panel、MLPA及常规WGS分析不能发现的复杂结构变异,首次将染色体平衡易位致JAG1变异断点定位精确至碱基水平。


基因组测序技术


ATP8B1基因编码磷脂酰丝氨酸翻转酶(FIC1,ATP依赖的膜转运体),其缺陷可导致不同程度的胆汁淤积性疾病。由ATP8B1基因缺陷导致的非缓解性胆汁淤积性疾病,若进展至终末期肝病,则被称为进行性家族性肝内胆汁淤积症1型(PFIC1)。王建设教授团队通过全基因组测序(WGS)鉴定ATP8B1缺陷新型结构突变,发现了WES不能发现的突变,提高了PFIC1遗传诊断率,有利于精准诊断和遗传咨询[2]。这项研究表明,WGS可提高PFIC1的遗传诊断率,其结果拓展了与FIC1缺陷相关的基因变异谱,并首次报道了与胆汁淤积症相关的ATP8B1串联重复变异,积累了WGS用于明确疑似遗传性肝病患儿基因诊断的经验。


遗传性肝内胆汁淤积症的病因谱系演变


遗传性肝内胆汁淤积症的病因研究不断深入,形成了较为完善的病因分类体系。经典病因包括:


1.家族性胆汁淤积症:


(1)ATP8B1(FIC1)缺陷,PFIC1,BRIC1: ATP8B1

(2)ABCB11(BSEP)缺陷,PFIC2,BRIC2: ABCB11

(3)ABCB4(MDR3)缺陷,PFIC3,ICP,LPAC: ABCB4


2.胆汁酸合成障碍(BASD),如HSD3B7缺陷(1型)/AKR1D1缺陷(2型)/CYP7B1缺陷(3型);


3.综合征类疾病,如阿拉杰里综合征(JAG1、NOTCH2)和ARC综合征(VPS33B、VIPAR39)。


随着高通量新一代测序技术的应用,一系列更罕见的新的胆汁淤积症致病基因陆续被鉴定,遗传性胆汁淤积症新病因不断发现(图1)。低GGT型胆汁淤积症中新发现的基因包括TJP2、NR1H4(FXR)、MYO5B、USP53等;高GGT型中发现了DCDC2、ZFYVE19、KIF12等基因缺陷;其他类型还包括NICCD(SLC25A13)、Dubin-Johnson(ABCC2)、ROTOR(SLCO1B1/3)、尼曼匹克C型(NPC1/2)等。这些新基因的发现扩大了对遗传性肝病病因的认识。


图1. 遗传性胆汁淤积症新病因

(引自讲者会议幻灯)


基因变异解读与致病性分析的策略与方法


基因检测后的变异解读是临床诊断的核心环节,需要从多个维度进行综合分析。首先要根据临床表现确定需要重点关注的基因,其次要识别具有致病潜力的变异类型。明确致病性的变异包括框移突变、终止密码子突变、经典剪切位点突变等,这些变异通常对基因功能产生严重影响。而对于错义突变、同义突变和内含子突变等类型,则需要进一步分析其致病意义。


多数家族性胆汁淤积症呈谱系改变且有明显的基因型和表型关系。王建设教授团队试图用代谢组学预测疾病预后。2020年,课题组确立了ABCB11双等位基因突变引起的第三种临床表型:暂时性新生儿胆汁淤积症(TNC),胆汁淤积消退后不再复发,肝功能持续正常[3]。


随着二代测序技术在临床上的广泛应用,大量临床意义不明的NOTCH2变异逐渐被检出。然而,既往较少的病例报道、不典型的临床表现以及致病性不明确的主要变异类型导致NOTCH2变异相关ALGS的诊断存在很大困难。为了对NOTCH2变异的致病性解读和非典型ALGS患者的临床诊断提供帮助,王建设教授团队对ALGS相关NOTCH2变异的致病性判定进行了研究[4]。研究得出结论:当检测到肝脏表型为GGT升高的肝功能异常患者存在NOTCH2变异时,可以从频率和致病性软件预测两个方面对变异进行致病性的初步判断;若变异未在gnomAD收录,且满足至少三个预测软件预测致病时,就应当考虑这个变异的致病性。


双等位基因MYO5B变异已被证实与低血清γ-谷氨酰转移酶(GGT)家族性肝内胆汁淤积症(FIC)相关。在MYO5B基因中发现的位于经典剪接位点之外的内含子或同义变异(以下简称非经典变异)具有临床意义不确定性,这为临床解读带来挑战。王建设教授团队从已发表文献或新发现的低GGT胆汁淤积症患者中收集了疾病相关MYO5B非经典变异,通过计算机剪接预测筛选潜在致病变异,采用迷你基因剪接实验研究其剪接模式,并在一例病例中通过RNA分析进行验证。共鉴定出11个(其中5个为新发现的变异)具有不确定临床意义的非经典变异。迷你基因剪接实验显示:3个变异(c.2090+3A>T、c.2414+5G>T和c.613-11G>A)引起完全性剪接异常,5个变异(c.2349A>G/p.(=)、c.4221G>A/p.(=)、c.1322+5G>A、c.1669-35A>C和c.3045+3A>T)导致主要剪接异常,3个变异(c.4852+11A>G、c.455+8T>C和c.2415-6C>G)对pre-mRNA剪接无影响。患者来源RNA分析结果与迷你实验结论一致。基于本研究结果,8个变异被重新归类为可能致病性,3个为可能良性。研究系统阐明了MYO5B非经典变异的剪接模式,建议将RNA分析纳入变异解读可望提供关键证据[5]。

婴儿肝功能衰竭是一种很难诊断的严重疾病,一个可能的原因是AKR1D1酶缺乏。然而,区分原发性酶缺乏和继发性酶缺乏具有挑战性,常常需要基因分析。王建设教授团队发现多例可疑AKR1D1酶缺乏引起的胆汁酸合成障碍2型,检测不到或仅能检测到单个AKR1D1基因变异。通过仔细个案研究,发现在9例患儿存在复发性AKR1D1基因c.580-13T>A变异体:8例为复合杂合,1例为纯合。对肝组织的进一步RNA测序显示,这种变体会导致mRNA的完全降解。体外实验表明,该变体会导致部分内含子保留或外显子跳跃,从而导致编码序列移码,并最终导致无义介导的mRNA衰减[6]。结果证实AKR1D1变体c.580-13T>A具有致病性,在对疑似先天性胆汁酸合成障碍的婴儿进行基因研究时应进行筛查。


基因型-表型关联研究的进展


2017年,王建设教授课题组鉴定了一种新的家族性胆汁淤积症[7],该病的致病基因是MYO5B,定位于染色体18q21.1,编码MYO5B蛋白,该蛋白隶属于5型肌球蛋白家族。MYO5B缺陷病又称家族性肝内胆汁淤积症10型,呈常染色体隐性遗传。主要表现包括复发性及进行性胆汁淤积,伴瘙痒、儿童生长发育迟缓等。


2022年,王建设教授课题组发现MYO5B缺陷病也有明显的基因型-表型关系[8]。研究者将所有患者根据腹泻和胆汁淤积症状的表现情况分为三种临床表型组:一种是单纯顽固性腹泻患者,无胆汁淤积相关记录;一种是单纯低GGT胆汁淤积患者(FIC),患者以持续性/复发性/暂时性低GGT胆汁淤积为主要表现,无明显胃肠道症状;一种为双表型,表现为顽固性腹泻伴胆汁淤积,或FIC患者伴需短期静脉营养治疗的慢性/间断性腹泻。FIC患者内部进一步根据胆汁淤积特征分为持续性(Persistent)、良性复发性(Recurrent)以及暂时性胆汁淤积三种临床表型亚组。研究结果显示,双等位无功能变异仅见于单纯顽固性腹泻患者。而且MYO5B缺陷患者肠道症状严重程度和FIC患者胆汁淤积严重程度与其携带的无功能变异个数呈正相关。患者携带无功能变异倾向于表现为持续性胆汁淤积。


新致病基因的发现与功能验证


在新致病基因鉴定方面,研究团队取得了系列重要成果。


鉴定胆汁淤积新基因-USP53


2020年,王建设教授课题组鉴定出了导致低GGT胆汁淤积症的另一个致病基因--USP53[9],定位于染色体4q26,编码泛素特异性肽酶53(USP53)。USP53缺陷病也是一种常染色体隐性遗传病。临床表现的胆汁淤积症多会随患者成长逐渐消退。此外,该病患儿可伴有听力障碍,严重者会双耳失聪。


遗传性肝病新致病基因ZFYVE19的发现与鉴定


对于高GGT胆汁淤积症,2020年王建设教授课题组鉴定了ZFYVE19缺陷病,致病基因是ZFYVE19,定位于染色体15q15.1[10]。肝脏病理特征为典型的胆管板发育异常/先天性肝纤维化。肝脏组化显示纤毛蛋白表达异常。细胞实验显示ZFYVE19缺陷导致中心粒和纤毛数目和形态异常。


总结


基因检测已成为遗传性胆汁淤积症诊断的金标准,随着技术的发展和应用,其诊断价值不断提升。基因型与表型关系的不断阐明,使临床医生能够根据不同基因、不同表型关注相应的变异类型。新的基因诊断技术有助于发现新的变异类型,而意义未明变异致病性的准确判定是提高诊断率的关键,转录组测序等技术为致病基因的确定提供了重要手段。精细的临床分型和足够数量的候选病例是新基因发现的重要基础。未来随着技术的进步和研究的深入,遗传性肝病的基因诊断将更加精准,为新药研发和治疗策略制定提供更多支持。


参考文献:

1.Zhang, Yi-Qiong, Gao, Peng-Fei, Yang, Jing-Min, Zhang, Jing, Lu, Yu-Lan, Wang, Jian-She, Balanced Translocation Disrupting JAG1 Identified by Optical Genomic Mapping in Suspected Alagille Syndrome, Human Mutation, 2023, 5396281, 7 pages, 2023. https://doi.org/10.1155/2023/5396281

2.Yang, Ye et al.Whole-Genome Sequencing Reveals Large ATP8B1 Deletion/Duplications as Second Mutations Missed by Exome-Based Sequencing.The Journal of Molecular Diagnostics, Volume 23, Issue 11, 1491 - 1499

3.Li L T, Li Z D, Yang Y, et al. ABCB11 deficiency presenting as transient neonatal cholestasis: Correlation with genotypes and BSEP expression[J]. Liver Int, 2020, 40(11): 2788-2796.

4.] Li Z D, Abuduxikuer K, Wang L, et al. Defining pathogenicity of NOTCH2 variants for diagnosis of Alagille syndrome type 2 using a large cohort of patients[J]. Liver Int, 2022, 42(8): 1836-1848

5.Wang, Li, Qiu, Yi-Ling, Abuduxikuer, Kuerbanjiang, Wang, Neng-Li, Li, Zhong-Die, Cheng, Ye, Lu, Yi, Xie, Xin-Bao, Xing, Qing-He, Wang, Jian-She, Splicing Analysis of MYO5B Noncanonical Variants in Patients with Low Gamma-Glutamyltransferase Cholestasis, Human Mutation, 2023, 8848362, 12 pages, 2023. https://doi.org/10.1155/2023/8848362

6.Zhao, Jing et al.Recurrent AKR1D1 c.580-13T>A Variant.The Journal of Molecular Diagnostics, Volume 25, Issue 4, 227 - 233

7.Qiu Y L, Gong J Y, Feng J Y, et al. Defects in myosin VB are associated with a spectrum of previously undiagnosed low gamma-glutamyltransferase cholestasis[J]. Hepatology, 2017, 65(5): 1655-1669.

8.Wang L, Qiu Y L, Xu H M, et al. MYO5B-associated diseases: Novel liver-related variants and genotype-phenotype correlation[J]. Liver Int, 2022, 42(2): 402-411.

9.Zhang J, Yang Y, Gong J Y, et al. Low-GGT intrahepatic cholestasis associated with biallelic USP53 variants: ?Clinical, histological and ultrastructural characterization[J]. Liver Int, 2020, 40(5): 1142-1150.

10.Luan W, Hao C Z, Li J Q, et al. Biallelic loss-of-function ZFYVE19 mutations are associated with congenital hepatic fibrosis, sclerosing cholangiopathy and high-GGT cholestasis[J]. J Med Genet, 2021, 58(8): 514-525.


(来源:《国际肝病》编辑部)

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