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研究目的:
遗传性成骨不全(Osteogenesis Imperfecta,OI)是一种由基因缺陷引起间充质组织发育不全、胶原合成障碍所导致的遗传性疾病。主要临床特征为骨质脆弱和骨畸形,也可伴有蓝色巩膜、牙齿发育不全、身材矮小、耳聋、关节松弛、脱发、皮肤菲薄以及心血管等多个系统器官病变。本病根据临床特点分为4型(SillenceⅠ-Ⅳ型)。既往研究显示,成骨不全相关致病基因共有7个,其中编码Ⅰ型胶原前α1和α2(Pro-α1和Pro-α2)链的COL1A1和COL1A2基因突变是本病的主要病因。COL1A1和COL1A2是Ⅰ型胶原结构基因,此二者的缺陷将直接引起Ⅰ型胶原合成量减少或结构异常,导致全身结缔组织中正常Ⅰ型胶原含量下降,从而出现一系列相关临床症状。本次实验报道了一个来自中国河南省安阳市的汉族成骨不全伴蓝色巩膜遗传家系(编号OI-An Yang-001),通过临床资料和家族史的调查明确临床分型及遗传方式。提取该家系成员外周血全基因组DNA,筛查患者Ⅰ型胶原编码基因(COL1A1和COL1A2)外显子区域,寻找致病性突变位点并分析其生物学效应。
研究方法:
受试者签署知情同意书后,由解放军总医院眼科临床医生统一进行系统及眼科专科体检,填写《成骨不全伴蓝色巩膜眼病调查表》作为临床资料存档。追溯家族史,绘制系谱图。通过对临床症状和遗传特点的分析,明确分型及遗传方式。采集外周血样本提取全基因组DNA,经PCR扩增和基因测序,获取家族内患者及正常成员的COL1A1和COL1A2基因序列。利用生物学软件GeneTool将测序结果与人类基因组标准序列相比较,寻找单核苷酸多态位点(SNPs),结合临床表型分析是否存在致病性突变及其生物学效应。
研究结果:
该家族中的成骨不全患者均表现为自幼年开始的多次外伤性骨折和出生时即出现的蓝色巩膜,巩膜颜色维持不变,并伴有不同程度骨骼畸形,部分患者同时伴有牙齿发育不良和/或听力下降,符合遗传性成骨不全SillenceⅠ型诊断标准,常染色体显性遗传。该家系患者COL1A1和COL1A2基因的103个外显子区域共发现5处SNPs,均已被报道。其中4处为同义突变(NM_000088.3:c.2298T>C；NM_000089.3:c.87T>C；NM_000089.3:c.246T>C；NM_000089.3:c.1878G>T),1处为错义突变(NM000089.3:c.1645C>G,Pro549A1a)。后者未与本家系成员的表型发生共分离,排除其致病性,但可能与患者骨骼密度降低相关。
结论:
1.依据本家系患者特异性临床表型及遗传方式,诊断为遗传性成骨不全SillenceⅠ型,常染色体显性遗传。
2.该家族患者在COL1A1和COL1A2共103个外显子区域不存在致病突变。引起该家族患者发病的突变可能位于Ⅰ型胶原编码基因内含子区域或其它Ⅰ型胶原生物合成相关的功能基因上。
3.不能排除COL1A2第28号外显子(MM_000089.3:c.1645C>G)突变导致的Pro549A1a氨基酸替换与该家族成员骨质发育不良有关。