【佳學(xué)基因檢測】聽力喪失基因檢測：耳聾的基因檢測

影響聽力的基因突變

人類聽覺系統(tǒng)的發(fā)育和維持需要多種不同的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。正常聽力使得我們能夠在20到20,000赫茲的頻率范圍內(nèi)檢測到輕聲音，更重要的是能夠感知250到6,000赫茲的人聲頻帶。聽力喪失是常見的臨床異質(zhì)性疾病，可以由環(huán)境因素如大聲音、感染和耳毒性藥物引起。此外，已有數(shù)百種基因變體被報(bào)告能夠干擾聽覺所需的過程。盡管全外顯子測序技術(shù)的出現(xiàn)，許多遺傳性耳聾患者尚未進(jìn)行基因診斷，非編碼調(diào)節(jié)變體和其他聽覺必需基因的變異仍在通過基因技術(shù)不斷被發(fā)現(xiàn)。聽力基因解碼詳細(xì)討論了編碼配體或其受體的耳聾致病變體中的一些內(nèi)容。本綜述重點(diǎn)關(guān)注三對(duì)生長因子-受體配對(duì)：EDN3/EDNRB、HGF/MET和JAG/NOTCH，這些對(duì)于正常聽力至關(guān)重要。聽力基因檢測還提出了對(duì)未解決問題、未來挑戰(zhàn)以及由分子遺傳學(xué)和機(jī)制研究中關(guān)于這些原因?qū)е碌亩@的治療潛力的展望。

聽力障礙在老年人中普遍存在，在每500至2000名兒童中也有1名兒童患有聽力障礙。聽力障礙通常源于內(nèi)耳中復(fù)雜、精細(xì)的結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的信號(hào)通路的功能障礙。聽力損失可能是傳導(dǎo)性的、感音神經(jīng)性的或混合性的，這取決于缺陷是位于中耳、內(nèi)耳還是兩者兼有。內(nèi)耳的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從后腦旁邊的耳基板發(fā)育而來的，它內(nèi)陷形成耳囊。然后，這個(gè)充滿液體的囊狀結(jié)構(gòu)經(jīng)歷器官發(fā)生，產(chǎn)生前庭和耳蝸神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元以及膜迷路的非感覺性和感覺性上皮。在成熟的耳蝸中，有三排聲音放大的外毛細(xì)胞（OHCs）和一排負(fù)責(zé)聲音機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)的內(nèi)毛細(xì)胞（IHCs）。毛細(xì)胞的頂端由F-肌動(dòng)蛋白填充的立體纖毛覆蓋。

許多編碼生長因子、受體、共受體、適配器和效應(yīng)器的基因中已經(jīng)鑒定出許多致病變異，這些變異與人類聽力損失相關(guān)。例如，LGR5和BDNF等受體和配體的變異在人類中尚未被報(bào)道導(dǎo)致聽力損失，但在聽覺系統(tǒng)發(fā)育中起著重要作用。而如P2XR28等配體門控離子通道受體也被基因解碼基因檢測納入到分析中。聽力基因檢測關(guān)注的是與人類耳聾相關(guān)的基因變異。然而，對(duì)于導(dǎo)致耳聾的基因變異的致病性證據(jù)的信心有所不同。ClinGen聽力損失基因篩查專家小組得出結(jié)論，一些變異可能不是真正的致病變異，而是在個(gè)別家庭中與耳聾的偶然共同發(fā)生。對(duì)于耳聾中報(bào)道的MYO1A、MYO1C、MYO1F和TSPEAR變異，似乎屬于這種情況。

聽力基因解碼基因檢測大幅度擴(kuò)展基因檢測范圍

耳朵的形態(tài)發(fā)生、細(xì)胞命運(yùn)和軸向形成是由信號(hào)分子的協(xié)同作用引導(dǎo)和建立的,包括視黃酸、sonic hedgehog (SHH)、多種Wingless相關(guān)整合位點(diǎn)(WNT)蛋白、成纖維生長因子(FGF)和骨morfogenic蛋白(BMP)。發(fā)育耳朵所需的生長因子和細(xì)胞因子主要是蛋白質(zhì)和類固醇,較少是脂質(zhì)。一個(gè)罕見的脂質(zhì)信使例子是sphingosine-1-phosphate (S1P)或溶血磷脂,一種結(jié)合內(nèi)耳S1PR2受體的sphingolipid,對(duì)于人類和小鼠的聽力是必需的。除了上述參與聽力的經(jīng)典信號(hào)分子,NLRP3是炎癥體復(fù)合物的一部分,其變異會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1β過度產(chǎn)生,從而導(dǎo)致聽力損失。

通過NOTCH途徑介導(dǎo)的旁分泌信號(hào)建立了感覺上皮,包括毛細(xì)胞和支持細(xì)胞。在人類中,WNT19和BMP20家族成員是發(fā)育聽覺系統(tǒng)所必需的。WNT3、WNT4、WNT5A、WNT7A、BMP1、BMP2、BMP4和BMP7(OMIM#165330, 603490, 164975, 601570, 112264 112262, 112261, 112267)的變異會(huì)導(dǎo)致耳朵位置過低或外耳畸形,如耳朵突出或向后旋轉(zhuǎn),以及外耳道狹小。在少數(shù)人中,BMP2、BMP4、BMP7和GDF6(BMP類配體)的罕見變異與綜合征性耳聾或經(jīng)手術(shù)證實(shí)的耳硬化癥有關(guān)。NOG 編碼的 Noggin 變體通過阻斷同源受體的配體結(jié)合位點(diǎn)來抑制 BMP 信號(hào)傳導(dǎo)，也會(huì)導(dǎo)致人類聽力喪失。盡管 WNT 變體只會(huì)導(dǎo)致人類外耳畸形，但其卷曲受體的靶向缺失會(huì)導(dǎo)致小鼠聽力喪失，并且是人類不明原因耳聾的候選基因。Norrin是由NDP基因編碼的蛋白質(zhì),與WNT是不同的分子,但也是frizzled受體FZ4的配體。在人類中,NDP的變異與X-連鎖隱性的Norrie病相關(guān),Norrie病的特征是兒童起病的失明和各種成年起病的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。28約30%至40%攜帶NDP變異的個(gè)體會(huì)出現(xiàn)逐漸加重的聽力閾值升高。

生長因子FGF3、FGF10、HGF、IGF1、JAG1、KITLG和TGFB1對(duì)于人類聽力的發(fā)育或維持是必需的(表1,表2)。FGF3的純合子功能缺失變異會(huì)導(dǎo)致耳部異常,包括蝸旋缺如和小耳,伴隨先天性感音神經(jīng)性耳聾。29在小鼠中,FGF10對(duì)于內(nèi)耳非感覺上皮的發(fā)育是必需的。30小鼠Fgf3和Fgf10雙純合子敲除株具有很小的耳囊,表現(xiàn)出比任何一個(gè)基因單純合子突變株更嚴(yán)重的表型。攜帶FGF10顯性致病等位基因的個(gè)體會(huì)表現(xiàn)出LADD綜合征,以牙齒和遠(yuǎn)端肢體節(jié)異常為特征,但只有50%的病例伴有混合性聽力損失。32與耳聾相關(guān)的顯性和隱性等位基因可能存在滲透率降低和可變的表現(xiàn)程度,這可能是由于遺傳背景中的修飾因素所致,這一假說得到了小鼠觀察結(jié)果的有力支持。一些基因的變異會(huì)導(dǎo)致綜合征,其中耳聾不是一個(gè)常見的癥狀,包括DVL1、DVL3、FGFR1、KIT、MAP3K7和NDP。由這些基因變異導(dǎo)致的綜合征中,耳聾滲透率降低的遺傳、環(huán)境或隨機(jī)因素有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。

聽力損失基因檢測提如何做的？

佳學(xué)基因檢測分享了一個(gè)陜西家庭中有三代病人的情況,擴(kuò)展了之前報(bào)告的家系中的2個(gè)樣本(II-3和III-1)。該家系共包括4例聽力損失患者(II-1、II-2、II-3和III-1)。在這4例患者中,基因解碼基因檢測已經(jīng)確定了兩個(gè)受影響的同胞(II-1和II-2)的基因突變?cè)?即MYO15A基因的c.8375 T>C (p.Val2792Ala)和c.5964+3G>A變異,他們的聽力損失為先天性、雙側(cè)、重度至極重度、感音神經(jīng)性。對(duì)于II-3(II-2的妻子),她的聽力損失為后天性、發(fā)病晚期(8歲)、感音神經(jīng)性并且逐漸加重。對(duì)于III-1,他的聽力損失為先天性、雙側(cè)、重度至極重度、感音神經(jīng)性。兩名新確診的受影響個(gè)體(II-3和III-1)的聽力圖如圖1B所示。II-3的發(fā)病年齡與其他三例患者不同,與已報(bào)告的DFNB3表型不一致。在所有患病個(gè)體中,大運(yùn)動(dòng)發(fā)育并未顯著延遲。所有參與者的體格評(píng)估均無全身性疾病或發(fā)育異常的癥狀。對(duì)II-3和III-1進(jìn)行的顳骨高分辨CT檢查未發(fā)現(xiàn)任何異常,排除了中耳和內(nèi)耳異常。

其他的基因的變異根據(jù)它們?cè)谝阎猄NP數(shù)據(jù)庫中的頻率/存在情況、先前與疾病的關(guān)聯(lián)、預(yù)測的功能影響、核苷酸/氨基酸的保守性以及潛在的有害生化效應(yīng)進(jìn)行了手動(dòng)過濾。分析發(fā)現(xiàn)III-1攜帶復(fù)合雜合MYO15A變異c.5531+1G>C和c.8375 T>C (p.Val2792Ala)。在其他已知的耳聾基因中沒有發(fā)現(xiàn)其他潛在變異。使用Sanger測序確認(rèn)了這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)的變異,并通過親代測序予以驗(yàn)證(圖1C)。該男孩從母親(II-3)那里遺傳了MYO15A雜合c.5531+1G>C變異,從父親(II-2)那里遺傳了c.8375 T>C (p.Val2792Ala)變異。根據(jù)常染色體顯性或隱性遺傳模式,在II-3中沒有發(fā)現(xiàn)其他耳聾基因的新發(fā)或復(fù)合雜合變異,因?yàn)闆]有母系家族史中的聽力損失。c.5531+1G>C變異位于5'剪接供體序列的內(nèi)含子區(qū)域,由G到A的替代引起(表1,圖2)。使用了CADD PHREAD、varSEAK和SpliceAI等多種軟件來評(píng)估c.5531+1G>C變異對(duì)剪接位點(diǎn)的影響。每一種分析都預(yù)測該替代將導(dǎo)致供體位點(diǎn)的丟失,導(dǎo)致剪接發(fā)生改變。根據(jù)ACMG/AMP指南,該變異被歸類為致病性(PVS1+PM2+PM3+PP1+PP3)。