智力障碍(mental retardation,MR)又称智力缺陷,是一类由于各种原因导致患者在发育期间一般智力功能明显低于同龄平均水平,对日常要求适应能力存在存在缺陷的人类疾病。引起智力障碍的遗传因素包括染色体结构异常、染色体数目异常、单基因突变等类。MR群体发病率约为1-3%,其中中重度智力障碍发病率约0.3-0.4%。该病严重危害儿童身心健康,是一个世界范围内的社会问题。目的在临床表型、细胞遗传学和分子生物学层次探究一个中国MR家系的发病原因,筛查其致病基因,为MR家系遗传咨询、产前诊断提供参考意见和依据。方法研究对象:MR家系一个,先证者:男,22岁,父母非近亲结婚,3岁开始走路,5岁开始说话,脑电图、脑部核磁共振未见明显异常,神经系统检查病理反射为(-),根据国际疾病分类第十版(ICD-10)诊断标准评定中度精神发育迟缓,IQ 50;家系内父母、姐姐、弟弟无明显MR症状,多例其他亲属存在MR现象。签订知情同意书后,收集先证者家系资料和外周血标本。细胞遗传学分析:采用G显带染色体核型分析和荧光原位杂交技术检查先证者的染色体形态和数目情况。分子遗传学分析:对先证者进行全基因外显子组测序:(1)提取外周血标本全基因组DNA,并将DNA随机打断成150-200 bp的片段,构建全基因外显子组测序文库,并利用Hiseq2000进行测序;(2)对下机原始图像文件进行处理,去除低质量测序数据,进行SNP和Indel分析,获得原始Indel和SNP列表;(3)利用NCBI dbSNP Build 132、千人基因组、YH公共数据库进对原始Indel和SNP进行过滤,获得候选Indel和SNP列表;(4)结合家系临床资料,利用SIFT分析、GO分析、KEGG pathway分析、位点保守性分析等生物学分析方法筛选出该MR家系的候选致病基因。候选致病基因验证:设计引物,采用PCR结合Sanger测序技术验证全外显子组测序分析获得的候选MR致病突变位点在该MR家系成员以及100例正常对照人群中的分布情况。结果谱系分析发现该家系可能是X连锁MR家系;G显带染色体核型分析和荧光原位杂交技术证实先证者的染色体核型为(46,XY),未见染色体形态和数目明显异常情况;全基因组外显子测序的方法共发现Nonsense、Readthrough、Missense、Splice site、Frameshift和Cds-Indel各类DNA变异共14678个,其中SNP 13921个和Indel 757个,结合家系临床资料和生物信息学分析,包括公共数据库滤过、SIFT分析、GO分析和KEGG分析发现在国外已报道的MR致病基因ARHGAP4为该家系候选验证基因。候选致病突变点 ARHGAP4(chrX:153173202[g.153173202G>A;p.T941M])在多个物种中具有高度保守性。PCR结合Sanger测序法验证结果发现,其与全外显子组测序结果一致,ARHGAP4(T491M)突变存在于先证者基因组内,其母亲为该基因杂合突变携带者,而其他同意参与本研究的正常家系成员,包括先证者父亲、姐姐、弟弟及100个健康对照者未携带该突变。结论全基因外显子组测序是MR致病基因筛查的有效工具,其可以在一次实验中对已报道的MR致病基因进行筛查;根据家系资料、全外显子测序结果以及Sanger测序验证结果,ARHGAP4(T491M)可能是该MR患者的致病基因。然而,全外显子组测序技术实验操作相对复杂,难以在临床上广泛应用;ARHGAP4突变与MR临床表型的关系也有待对更多的MR患者参与筛查阐明。