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背景先天性心脏病(Congenital heart disease,CHD)是一类由胚胎期心血管发育异常导致的心脏及大血管结构功能缺陷疾病,居婴幼儿出生缺陷首位,活产儿发病率为10‰~12‰。CHD依据生理解剖学可划分为间隔缺损、梗阻性缺陷及复杂性心血管畸形,依据有无合并其它缺陷可分为综合征型CHD和单纯型CHD。CHD病情严重者可降低生活质量甚至导致死亡。因此,积极寻找病因并预防下一代缺陷是如今针对CHD的有效手段。除环境因素以外,遗传因素在CHD病因中占据重要角色,包括染色体异常、拷贝数变异及基因变异。基因变异又细分为小的插入、缺失和单核苷酸变异。目前研究已发现至少50余种CHD相关基因,但由于CHD临床表型多有交叉,不同家庭可能存在不同遗传背景,CHD的致病基因鉴定尚不完全明确,仍有相当部分的CHD相关基因及其变异有待深入研究。目的本研究采用全外显子组测序技术(Whole Exome Sequencing,WES)对5个排除染色体及CNV异常的CHD家系进行致病基因变异分析,明确其遗传背景,帮助判断再发风险,为这类家系遗传咨询及产前诊断提供指导依据。同时针对其中1个家系所发现的TBX5基因c.663+1G>C新剪接位点变异进行体外功能鉴定,探究变异引起异常剪接的机制,综合评价该变异的致病性。方法(1)采集患者病史及家族史,绘制家系图,提取家系部分人员血液基因组DNA,采用WES技术进行致病基因筛选,结合疾病相关数据库(ClinVar,HGMD)及多种生物信息学软件(SIFT、Polyphen2、Mutation Taster、VarSite)进行分析,使用ACMG指南综合评价候选基因变异致病性。(2)采用Minigene技术进行实验,选取pEX-3作为质粒载体,将新剪接位点变异所在内含子及其前后2个外显子作为目的基因,分别构建野生型及突变型重组质粒,转染至HEK293T细胞,提取RNA并反转录,琼脂糖电泳得到cDNA条带,最后对cDNA条带进行测序,以此鉴定目的基因表达的mRNA产物差异,来分析体外正常和变异基因的剪接能力。结果(1)CHD-01 家系检测到FBN1基因(NM000138)c.2113G>A杂合变异,CHD-02家系检测到FBN1基因(NM000138)c.6772T>C变异,均为明确的致病变异,可导致常染色体显性遗传的Marfan综合征。(2)CHD-03 家系检测到FGF13 基因(NM004114)c.227G>A变异,经ACMG指南评为意义不明变异,变异可导致X染色体显性/隐性遗传的发育性癫痫性脑病90型;CHD4基因(NM001273)c.2249C>T变异经ACMG指南评为致病变异,变异可导致染色体显性遗传的Sifrim-Hitz-Weiss综合征。(3)CHD-04 家系检测到GDF1基因(NM001492)c.10471050delCTTT及c.478G>T复合杂合变异,ACMG指南均评为意义不明变异,可导致常染色体隐性遗传的右心房异构疾病及常染色体显性遗传的多型先天性心脏病。(4)CHD-05 家系检测到TBX5 基因(NM000192)c.663+1G>C变异,ACMG指南评为致病变异,变异可导致常染色体显性遗传的Holt-Oram综合征。(5)针对CHD-05家系TBX5基因c.663+1G>C新剪接位点变异进行Mingene技术实验,结果表明野生型目的基因正常转录剪接去内含子,得到成熟mRNA,而突变型目的基因缺失了相应的条带,说明c.663+1G>C变异的存在使mRNA前体在剪接内含子时出现错误,无法正常转录出成熟mRNA。结论(1)CHD-01家系及CHD-02家系诊断为FBN1基因变异导致的Marfan综合征;CHD-03家系为CHD4基因变异导致的Sifrim-Hitz-Weiss综合征;CHD-04家系为GDF1基因变异导致的右心房异构疾病;CHD-05家系为TBX5基因变异导致的Holt-Oram综合征。(2)检出的2个明确的致病变异及5个可疑致病变异丰富了CHD的致病基因变异谱,为这类存在CHD临床表型的家系遗传咨询及产前诊断提供了指导思路,为再发风险判断提供了重要依据。(3)Mingene技术在转录水平鉴定出TBX5基因c.663+1G>C新剪接位点变异导致异常剪接,使基因无法正常转录,进而可能影响转录因子TBX5蛋白的结构和功能。实验丰富了对TBX5基因c.663+1G>C的致病性研究,为该变异导致CHD-05家系罹患Holt-Oram综合征提供了实验依据。