近期，在《Genetics in Medicine》杂志上发表了题为“Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome”的文章，该研究团队对5000多名疑似马凡综合征（MFS）的患者进行了分子检测，发现1961名患者至少携带1种FBN1杂合致病性变异。其中5例有症状的MFS患者，携带5种不同的FBN1嵌合致病性变异。这5例散发性嵌合患者均表现出典型的MFS特征。结合文献，这些罕见的发现涉及单核苷酸变异和拷贝数变异。
背景介绍
马凡综合征（MIM 154700，MFS）是一种遗传性结缔组织疾病，发病率约为1/5000。在这种疾病中，许多系统都会受到表型变化和致命并发症的影响，如心血管（胸主动脉瘤和夹层）；眼睛（晶状体异位）；骨骼（具有可识别的特征，如脊柱侧凸、蜘蛛指（趾）、漏斗胸、鸡胸等）。在大多数MFS患者中发现FBN1(编码原纤维蛋白1)基因的杂合致病变异。
由于合子后的新发变异，从单个受精卵发育而来的个体具有两个或更多不同基因型的细胞群，这种个体称为嵌合体。变异可以发生在体细胞中并且只包含在少数组织中（体细胞嵌合），它可以发生在生殖细胞中（生殖细胞/性腺嵌合），或者它可以发生在产生体细胞和生殖细胞混合嵌合的早期前体细胞中（生殖细胞和体细胞均发生嵌合）。
研究对象
临床诊断以修订的Ghent病理学为基础。1996年至2020年间，对全国范围内5000多名未经筛选的疑似MFS患者进行分子诊断。
研究方法
通过Sanger测序或下一代测序（NGS）捕获panel（28个基因）检测，且同批实验的24名患者数据进行拷贝数变异（CNV）分析。
研究结果
对5000多名疑似MFS患者进行了分子检测，发现1961名患者至少携带1种FBN1杂合致病性变异。其中65%的患者有家族史，而其余散发的病例中，有258例患者被证实是新发病例，占所有患者的13%（如图1）。此外，有23例患者发现了亲本嵌合体，特别地，MFS中报道的第一个病例是体细胞和生殖细胞嵌合体。在临床层面，23例患者均无症状。在文献中，只有2例有症状的MFS患者携带FBN1嵌合致病性变异。
图1. 在实验室检测到FBN1致病性变异的所有马凡综合征（MFS）患者中，散发性和家族性病例的分布
然而，其中5例有症状的MFS患者，携带5种不同的FBN1嵌合致病性变异。在这5例病例中，整个FBN1基因的覆盖深度最小为90 reads（平均深度：患者1至5分别为422、453、478、235和927）。在4例病例中（患者1至4）鉴定出4种不同的单核苷酸变异，等位基因分数异常低（分别为26%、18%、20%和24%）。利用靶向Sanger测序和PCR以及适当的酶切证实了这些嵌合变异的存在（如图2）。
图2. 患者1和2的嵌合致病性变异确认的结果
注：外显子24（患者1，a）和外显子25（患者2，d）的靶向Sanger测序。患者3和4获得了相似的测序图谱。使用MspI酶（患者1，b，c）或TaaI酶（患者2，e，f）的酶切图谱和酶切结果。
在患者1中发现的变异（c.3037G>A–p[Gly1013Arg]）影响一个高度保守的甘氨酸，在转化生长因子-β结合蛋白域3中是一致的，并且已经在UMD-FBN1数据库中的10个先证者中报道这个变异。患者2在内含子25中检测到一个内含子变异（c.3208+2T>A）。这种变异影响内含子25的一致供体剪接位点，预计会导致内含子的异常剪接，对蛋白水平产生重大影响。在患者3和4中发现的两种嵌合变异分别影响钙结合表皮生长因子域12和19中的半胱氨酸。已知这两种致病性变异（已经在UMD-FBN1数据库中报道过）影响固有二硫键的形成且破坏结构域的构象。在CNV分析过程中，患者5 CNV比率为中间值（范围为0.73到0.78），因此怀疑其存在FBN1基因外显子45到49的嵌合缺失（如图3）。定量PCR证实，与对照组相比，外显子45、47和49的相对数量为75-80%。通过长片段PCR检测缺失断点，发现一个9128bp的缺失（c.5546-750_6163 + 1205del）。这5个外显子的缺失预计将导致206个氨基酸的框内缺失，但不能通过转录分析证实。
在临床方面，这5例具有嵌合致病性变异的患者均为散发性病例。他们都没有孩子，而且在有父母样本的情况下，他们未受累的父母也未携带致病性变异。5例中有4例是在婴儿期确诊的，且表现出通常在杂合子患者中发现的典型MFS特征，伴有升主动脉扩张和/或晶状体异位，且系统评分为6-9分。另1例（患者4）在48岁时接受A型主动脉夹层急诊手术后确诊，临床检查不完整。
图3. 患者5中FBN1嵌合外显子缺失的特征
注：（a）使用下一代测序（NGS）捕获panel（28个基因）检测拷贝数变异（CNV）的散点图。（b）来自NGS的FBN1基因第42至52号外显子的CNV比率数据。（c）外显子49的相对定量（从左到右的样本：患者母亲、患者血样1、患者血样2、杂合缺失对照、阴性对照1、2和3）。外显子45和47也获得了类似的图谱。（d）先证者FBN1基因缺失断点的示意图。
结论
在MFS患者的分子诊断中不应忽视嵌合致病性变异，并保证生物信息学分析中使用参数的适应性。目前5例有症状的MFS患者携带FBN1嵌合致病性变异，这进一步证实了一个事实，即明显无症状的嵌合父母应进行完整的临床检查和定期的心血管随访。建议对于没有发现单核苷酸致病性变异或外显子缺失/重复的典型MFS患者，应由NGS捕获panel检测，并进行适当的变量调用分析。
参考文献：Arnaud P, Morel H, Milleron O, et al. Unsuspected somatic mosaicism for FBN1 gene contributes to Marfan syndrome. Genet Med. 2021 Jan 25.
关于主动脉病及相关检测的更多介绍，详见：
《Circulation Research主动脉病专栏：主动脉瘤形成的细胞学机制》
