繆勤飛 馬紅霞 陳志紅 翟瓊香 梁明娟 黎雪萍

1.廣東省人民醫(yī)院兒科 廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 廣東省神經(jīng)科學(xué)院（廣東廣州 510080）；2.汕頭大學(xué)（廣東汕頭 515041）；3.南方醫(yī)科大學(xué)（廣東廣州 510515）

原發(fā)性小頭畸形（microcephaly primary hereditary，MCPH）是一種罕見的以枕前部周長(zhǎng)縮小為特征的先天性遺傳性損傷，同時(shí)縮小的枕前部周長(zhǎng)意味著腦體積的縮小，并導(dǎo)致不同程度的智力殘疾。全世界MCPH的發(fā)病率1/250000～1/30000。目前小頭畸形診斷標(biāo)準(zhǔn)為枕前部周長(zhǎng)小于出生時(shí)同性別平均值2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以上，以及6 月齡后低于同一年齡和性別平均值3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以上[1]。

隨著基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的MCPH相關(guān)基因突變被發(fā)現(xiàn)。據(jù)國(guó)內(nèi)2019年的一篇綜述報(bào)道，通過查詢小鼠基因組信息和美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）數(shù)據(jù)庫，目前已命名的MCPH 相關(guān)基因有25個(gè)[2]，其中MCPH 5 異常紡錘體同源小頭畸形相關(guān)（abnormal spindle homolog microcephaly associated，ASPM）基因是目前相關(guān)突變報(bào)道最多的基因[1,3-4]。本文報(bào)道1例因小頭畸形就診并具有在ASPM基因的2個(gè)新的突變位點(diǎn)的女性MCPH患兒的臨床資料及基因檢測(cè)結(jié)果，以擴(kuò)大該疾病的相關(guān)基因突變譜。

1 臨床資料

患兒，女，18月齡，因頭圍小就診。患兒為G1P1，足月剖宮產(chǎn)，出生體質(zhì)量3.25 kg，頭圍31 cm（按中國(guó)7 歲以下兒童頭圍生長(zhǎng)參考值[3]，＜-2 SD），身長(zhǎng)48 cm。出生后生長(zhǎng)發(fā)育大致正常，2個(gè)月會(huì)抬頭，6個(gè)月會(huì)坐，10個(gè)月會(huì)扶站，1歲2個(gè)月會(huì)走路?，F(xiàn)會(huì)有意識(shí)叫“爸爸、媽媽”。父母非近親結(jié)婚。現(xiàn)頭圍37.5 cm（＜-3 SD），面容無異常，四肢肌力和肌張力無異常，病理征陰性。10 月齡時(shí)行Gesell 測(cè)驗(yàn)各測(cè)試能區(qū)發(fā)育商無異常（表1），頭顱磁共振成像檢查示未見異常?，F(xiàn)隨訪至患兒36 月齡，頭圍40 cm（-3 SD），精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育同同齡兒。

表1 患兒10月齡發(fā)育商表格

由于患兒存在明顯的小頭畸形，為評(píng)估患兒未來的智力發(fā)育及頭圍增長(zhǎng)情況，經(jīng)過醫(yī)學(xué)倫理審核及家屬知情同意，運(yùn)用二代測(cè)序（next generation sequencing，NGS）檢測(cè)方法對(duì)患兒及父母樣本進(jìn)行小頭畸形相關(guān)基因的全外顯子捕獲檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，患兒ASPM基因第18號(hào)外顯子和第3號(hào)外顯子發(fā)生2種突變（圖1）。其中ASPM基因第18號(hào)外顯子上存在c.8815delA堿基雜合缺失改變，導(dǎo)致編碼框移碼并引起蛋白截短（2955 個(gè)氨基酸），產(chǎn)生一個(gè)比正常蛋白（含3478 個(gè)氨基酸）少523 個(gè)氨基酸的截短蛋白。對(duì)其家系成員進(jìn)行共分離驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)父親攜帶該變異，母親未攜帶該變異（圖1）。患兒ASPM基因第3 號(hào)外顯子上還存在 c.C1789T 堿基雜合改變，導(dǎo)致基因編碼的第597 位密碼子由精氨酸變?yōu)榻K止密碼子，導(dǎo)致蛋白截短（596 個(gè)氨基酸），產(chǎn)生一個(gè)比正常蛋白（含3478個(gè)氨基酸）少2882個(gè)氨基酸的截短蛋白。對(duì)其家系成員進(jìn)行共分離驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)母親攜帶該變異，父親未攜帶該變異。既往無以上兩突變位點(diǎn)無相關(guān)致病性報(bào)道，經(jīng)生物信息學(xué)軟件（Mutation Taster）預(yù)測(cè)，第18號(hào)外顯子的c.8815delA雜合缺失為PVS1，即變異具有極強(qiáng)致病性；第3號(hào)外顯子上還存在 c.C1789T 雜合變異為PVS1，即變異具有極強(qiáng)致病性。由于患兒表型與MCPH 高度符合，為PP 4，即患兒表型或家族史具有高度基因特異性。根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)與基因組學(xué)學(xué)會(huì)（ACMG，American College of Medical Genetics and Genomics）指南，判定該基因2個(gè)位點(diǎn)的變異性質(zhì)均為“致病”，1PVS+1PM+2PP，即1個(gè)非常強(qiáng)的和1個(gè)中等的和2個(gè)支持的證據(jù)。

圖1 患兒、患兒父親及患兒母親相應(yīng)的基因突變位點(diǎn)

2 討論

應(yīng)用PubMed、萬方數(shù)據(jù)庫及中國(guó)知網(wǎng)等文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，回顧自2002 年首次發(fā)現(xiàn)ASPM基因突變型至今所報(bào)道的ASPM基因相關(guān)突變型。期間先后應(yīng)用了“ASPM”，“MCPH5”，“MCPH”，“autosomal recessive microcephaly”，“microcephaly primary hereditary and microcephalic dwarfism”，“原發(fā)性小頭畸形”，“小頭畸形”，等作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，共檢索到207種突變型，其中2種錯(cuò)義突變，82種無義突變，106種移碼突變，17種剪接突變[1,5-16]。這些突變預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的RNA 不穩(wěn)定，被無義介導(dǎo)的RNA 衰變降解或合成的蛋白質(zhì)被降解。大多數(shù)與小頭畸形有關(guān)的致病變異導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成減少或產(chǎn)生部分或完全無功能的短蛋白。結(jié)合分析以上檢索出的ASPM基因相關(guān)突變型，本例患兒的突變型尚未見報(bào)道。

ASPM基因是果蠅異常紡錘體同源小頭畸形基因的人類同源物，其同源物包括近20 個(gè)不同的物種。ASPM基因?qū)τ贛CPH 5 位點(diǎn)的胚胎神經(jīng)母細(xì)胞的正常有絲分裂紡錘體功能是必不可少的，跨度為62567 bp，開放閱讀框?yàn)?0906 bp。ASPM基因包含28個(gè)外顯子，推導(dǎo)的蛋白含有3477個(gè)氨基酸，包括一個(gè)推測(cè)的微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域，N-末端有一個(gè)推測(cè)的微管相互作用結(jié)構(gòu)域，鈣調(diào)蛋白同源結(jié)構(gòu)域，81 個(gè)異亮氨酸谷氨酰胺基作為鈣調(diào)蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域，以及一個(gè)沒有任何已知結(jié)構(gòu)域的C-末端。其結(jié)構(gòu)域的數(shù)量在不同的哺乳動(dòng)物中是恒定的，除了一些嚙齒動(dòng)物，并且被認(rèn)為與哺乳動(dòng)物進(jìn)化過程中增加的大腦皮質(zhì)大小有關(guān)[5]。

在細(xì)胞有絲分裂中，ASPM可能是維持中心體/紡錘體完整性所必需的，因?yàn)樗饕性诩?xì)胞核中，并且只在有絲分裂期間重新定位到紡錘體極[17]。ASPM通過激活正常細(xì)胞中的kinesin-14 和CDK 5 RAP 2（Cyclin-dependent kinase 5 regulatory subunit associated protein 2）而在極點(diǎn)組織中發(fā)揮作用[18]。研究發(fā)現(xiàn)，ASPM通過保持神經(jīng)前體細(xì)胞的循環(huán)，促進(jìn)對(duì)稱的增殖分裂，在人類細(xì)胞中CDK5RAP2耗盡時(shí)，ASPM對(duì)極點(diǎn)組織和有絲分裂進(jìn)程有者必不可少的作用[19]。因此，ASPM基因在細(xì)胞有絲分裂中的重要意義。

在神經(jīng)發(fā)生過程中，ASPM基因主要表達(dá)于大腦皮質(zhì)腦室?guī)Ш蛢?nèi)側(cè)、外側(cè)神經(jīng)節(jié)的增殖區(qū)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，這種蛋白在紡錘體上定位，它被siRNA擊倒后，在發(fā)育中的小鼠新皮質(zhì)中的增殖對(duì)稱分裂減少[18]；而由于神經(jīng)球的分化，ASPM基因在小鼠體內(nèi)表達(dá)下調(diào)[18]；此外，由于ASPM基因的敲除，神經(jīng)球的增殖和自我更新能力降低[18]。

多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，ASPM基因變異在小頭畸形中的重要作用[18,20-21]。如應(yīng)用基因組編輯技術(shù)設(shè)計(jì)的ASPM基因敲除雪貂模型可表現(xiàn)出嚴(yán)重的小頭畸形（大腦重量減少25%～40%），其腦皮質(zhì)主要表現(xiàn)為表面積縮小，而厚度沒有明顯變化，如同在人類患者中大腦皮質(zhì)的表現(xiàn)，表明皮質(zhì)單位已經(jīng)丟失；進(jìn)一步頭顱磁共振成像發(fā)現(xiàn)雪貂模型的額葉皮質(zhì)受影響最大，皮質(zhì)體積和表面積喪失遵循由前向后的梯度，受影響最大的是額葉皮質(zhì)，這亦同人類患者的頭顱磁共振成像相吻合[20]。小鼠模型也出現(xiàn)小頭畸形，并顯示出皮質(zhì)表面積的減少[18]。由Morpholino介導(dǎo)的ASPM基因敲除導(dǎo)致不同物種（如斑馬魚）的頭部尺寸減小[18]。2019 年以大猩猩為模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示ASPM 基因變異可能與黑猩猩腦室容積相關(guān)[21]。因此，動(dòng)物模型顯示，ASPM基因似乎與神經(jīng)元細(xì)胞的增殖有著密不可分的關(guān)系。可以推測(cè)，ASPM基因變異影響神經(jīng)細(xì)胞的有絲分裂，致神經(jīng)元細(xì)胞減少，進(jìn)而影響顱腦體積和智力發(fā)育。

綜上，本例MCPH患兒中發(fā)現(xiàn)ACMG指南支持的新的2個(gè)可疑致病基因，分別為來自父親的ASPM基因第 18 號(hào)外顯子上c.8815delA堿基雜合缺失變異及來自于母親的ASPM基因第3 號(hào)外顯子上c.C 1789 T堿基雜合變異，擴(kuò)充了MCPH相關(guān)基因突變譜。