【佳學(xué)基因檢測】唇腭裂基因篩查
唇腭裂基因篩查導(dǎo)讀
唇腭裂是常見的先天性缺陷之一,表現(xiàn)為上唇或腭的開裂。這種畸形可單獨發(fā)生,也可與其他癥狀一起出現(xiàn),分為綜合征性唇腭裂和非綜合征性唇腭裂。唇腭裂不僅對患者的生理和心理健康造成嚴(yán)重影響,也給家庭和社會帶來負(fù)擔(dān)。因此,研究唇腭裂的遺傳機(jī)制,進(jìn)行基因篩查,識別相關(guān)突變,對風(fēng)險預(yù)測、遺傳咨詢和預(yù)防具有重要意義。
唇腭裂的遺傳性
唇腭裂的發(fā)生是遺傳因素與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。大量研究表明,唇腭裂具有顯著的遺傳性。例如,家族和雙胞胎研究提供了大量證據(jù)支持唇腭裂的遺傳性。在異卵雙胞胎中,只有10%的情況下兩人同時患病,而在同卵雙胞胎中這一比例則高達(dá)40%。此外,如果父母一方患有唇腭裂,其子女患病的風(fēng)險明顯增加。這些研究結(jié)果表明,遺傳因素在唇腭裂的發(fā)生中起重要作用。
目前,已有多項研究確定了與唇腭裂相關(guān)的基因。Sivertsen等人和Grosen等人的研究表明,腭裂在直系親屬中的發(fā)生風(fēng)險相對增加了15至56倍。另外,特定基因的突變或基因網(wǎng)絡(luò)中的相互作用可能在此過程中起到重要作用。例如,某些單基因綜合征、染色體異?;蛭粗倪z傳綜合征已被識別為潛在的風(fēng)險因素。
除了遺傳因素,環(huán)境因素如母親飲酒、吸煙和服用抗癲癇藥物等也被確定為唇腭裂的風(fēng)險因素?;?環(huán)境相互作用在唇腭裂的發(fā)生中起重要作用。例如,研究表明,在妊娠前三個月缺乏多種維生素且攜帶Tgfa基因中TaqI C2突變的嬰兒,其唇腭裂風(fēng)險增加了3至8倍。同樣,當(dāng)母親吸煙時,這種突變會使唇腭裂風(fēng)險增加6至8倍。
在雙因素分析中,基因-基因相互作用也對唇腭裂的發(fā)生有重要影響。Jugessur等人的研究發(fā)現(xiàn),Tgfa和Msx1基因的組合突變會導(dǎo)致唇腭裂風(fēng)險增加近10倍。此外,多個基因網(wǎng)絡(luò)(如音猬因子Shh、骨形態(tài)發(fā)生蛋白Bmp和成纖維細(xì)胞生長因子Fgf)介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)相互作用在腭的正常發(fā)育中至關(guān)重要。
顱面發(fā)育的遺傳調(diào)控
顱面發(fā)育是一個復(fù)雜的過程,涉及多種轉(zhuǎn)錄因子和分子信號。這些基因及其產(chǎn)物的多樣性表明,顱面發(fā)育途徑的微小擾動可能導(dǎo)致面部裂痕的形成。
在胚胎發(fā)育的第四周,人類面部發(fā)育開始,此時顱神經(jīng)嵴細(xì)胞(CNC)從神經(jīng)管的前端遷移,形成面部原基和次級腭。研究發(fā)現(xiàn),基因如Tgfb2、Hoxa2、Gli2和Gli3在CNC遷移中起重要作用,其突變會導(dǎo)致小鼠唇腭裂【12-14】。腭架從次級腭衍生并經(jīng)過抬高過程,在中線處融合。貼靠失敗與基因如Msx1、Pax9和Lhx8的突變有關(guān),導(dǎo)致腭裂。
此外,基因網(wǎng)絡(luò)(如音猬因子Shh、骨形態(tài)發(fā)生蛋白Bmp和成纖維細(xì)胞生長因子Fgf)介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)相互作用在腭的正常發(fā)育中至關(guān)重要。例如,腭上皮中的Shh表達(dá)受間質(zhì)中Bmp4調(diào)控,而Shh隨后調(diào)節(jié)間質(zhì)中的Bmp2,這對間質(zhì)增殖至關(guān)重要【19,20】。腭間質(zhì)和上皮中成纖維細(xì)胞生長因子Fgf10和Shh的表達(dá)之間也存在正反饋回路。同樣,同源框基因Msx1進(jìn)一步調(diào)節(jié)上述基因Bmp4、Shh和Bmp2的表達(dá)。到第12周,人類的腭發(fā)育完成。
唇腭裂基因檢測位點
在綜合征性唇腭裂中,已發(fā)現(xiàn)近500種綜合征,其中某些綜合征與特定基因相關(guān)。通過對這些基因的檢測,我們可以識別潛在的風(fēng)險因素并進(jìn)行遺傳咨詢。下表總結(jié)了一些與唇腭裂相關(guān)的基因及其功能:
綜合征 | 遺傳方式 | 基因 | 基因座 | 功能 | 是否涉及非綜合征性CL/P |
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唇裂/腭裂外胚層發(fā)育不良綜合征(CLPED) | AR | Pvrl1 | 11q23.3 | 編碼nectin-1,在細(xì)胞粘附中起作用 | 是 |
肢端面鼻骨發(fā)育不良綜合征 | AR | Nbas | 2p24 | 骨骼形態(tài)發(fā)生,介導(dǎo)高爾基體到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的逆向運輸 | - |
腘窩翼狀胬肉綜合征(PPS) | AD | Irf6 | 1q32 | 介導(dǎo)TGFβ3在腭裂融合中的活性 | 是 |
Van der Woude 綜合征(VDW) | AD | Irf6 | 1q32 | 介導(dǎo)TGFβ3在腭裂融合中的活性 | 是 |
Rapp-Hodgkin 綜合征(RHS) | AD | Tp63 | 3q28 | 調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡,調(diào)節(jié)顱面發(fā)育相關(guān)基因如Irf6的表達(dá) | 是 |
Roberts 綜合征 | AR | Esco2 | 8p21 | 必需的乙酰轉(zhuǎn)移酶活性以維持姐妹染色單體的連接 | - |
Hay-Wells 綜合征 | AD | Tp63 | 3q28 | 同RHS | 是 |
眼瞼唇齒綜合征 | AD | Cdh1 | 16q22 | 細(xì)胞粘附分子,參與維持胚胎發(fā)育期間的上皮細(xì)胞形態(tài) | - |
Thurston 綜合征 | AR | Ddx59 | 1q32 | 纖毛SHH信號傳導(dǎo) | - |
眼脈絡(luò)膜裂-唇腭裂-智力障礙綜合征 | AD | Yap1 | 11q22 | 激活與細(xì)胞凋亡相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子如p73 | - |
Varadi-Papp 綜合征 | AR | Cplane1 | 5p13 | 纖毛SHH信號傳導(dǎo) | - |
腭裂、心臟缺陷和智力障礙綜合征(CPCMR) | AD | Meis2 | 15q14 | 腭裂融合。抑制SHH/FGF反饋回路 | - |
Vici 綜合征 | AR | Epg5 | 18q12 | 胚胎發(fā)生過程中的自噬 | - |
先天性腭裂、心臟缺陷和智力障礙綜合征(EEC3) | AD | Tp63 | 3q28 | 同RHS | 是 |
頰眶面綜合征(BOFS) | AD | Tfap2a | 6p24 | 胚胎發(fā)生過程中神經(jīng)嵴細(xì)胞形成所需的轉(zhuǎn)錄激活 | - |
X連鎖腭裂與舌系帶粘連綜合征(CPX) | X-linked | Tbx22 | Xq21 | 轉(zhuǎn)錄抑制劑,在腭裂水平提升中起重要作用 | - |
二分腦前體發(fā)育不全2型 | AD | Six3 | 2p21 | 調(diào)控SHH表達(dá) | - |
Opitz-Frias 綜合征(Opitz GBBB 綜合征II型) | AD | Specc1l | 22q11.23 | 調(diào)節(jié)微管和肌動蛋白的組織以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)募?xì)胞粘附和遷移 | - |
Simpson-Golabi-Behmel 綜合征1型 | XLR | Gpc3 | Xq26.2 | 調(diào)控SHH、FGF和BMP活性 | - |
口面指綜合征1型 | XLD | Ofd1 | Xp22.2 | 調(diào)節(jié)微管功能 | - |
Gorlin-Goltz 綜合征 | AD | Ptch1, Ptch2, Sufu | 9q22, 1p32, 10q24 | 調(diào)控SHH信號傳導(dǎo) | - |
Waardenburg 綜合征1型 | AD | Pax3 | 2q36 | 骨骼肌形成所需的轉(zhuǎn)錄因子 | - |
CHARGE 綜合征 | AD | Chd7 | 8q12 | 神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移所需的轉(zhuǎn)錄因子 | - |
DiGeorge 綜合征 | AD | Tbx1 | 22q11.21 | BMP信號傳導(dǎo)的調(diào)控因子 | - |
與唇腭裂相關(guān)的基因及其功能
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Pvrl1: 編碼nectin-1,在細(xì)胞粘附中起作用。突變與唇裂/腭裂外胚層發(fā)育不良綜合征(CLPED)相關(guān)。
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Irf6: 介導(dǎo)TGFβ3在腭裂融合中的活性。與腘窩翼狀胬肉綜合征(PPS)和Van der Woude綜合征(VDW)相關(guān)。
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Tp63: 調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡,調(diào)節(jié)顱面發(fā)育相關(guān)基因如Irf6的表達(dá)。與Rapp-Hodgkin綜合征(RHS)和Hay-Wells綜合征相關(guān)。
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Cdh1: 細(xì)胞粘附分子,參與維持胚胎發(fā)育期間的上皮細(xì)胞形態(tài)。與眼瞼唇齒綜合征相關(guān)。
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Tbx22: 轉(zhuǎn)錄抑制劑,在腭裂水平提升中起重要作用。與X連鎖腭裂與舌系帶粘連綜合征(CPX)相關(guān)。
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Six3: 調(diào)控SHH表達(dá)。與二分腦前體發(fā)育不全2型相關(guān)。
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Ptch1, Ptch2, Sufu: 調(diào)控SHH信號傳導(dǎo)。與Gorlin-Goltz綜合征相關(guān)。
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Pax3: 骨骼肌形成所需的轉(zhuǎn)錄因子。與Waardenburg綜合征1型相關(guān)。
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Chd7: 神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移所需的轉(zhuǎn)錄因子。與CHARGE綜合征相關(guān)。
檢測上述基因突變所需要的技術(shù)
在進(jìn)行唇腭裂基因篩查時,檢測上述基因的突變是關(guān)鍵步驟。目前,已有多種技術(shù)可用于檢測基因突變,包括但不限于:
1. 高通量測序
高通量測序(Next-Generation Sequencing, NGS)是現(xiàn)代基因檢測的核心技術(shù)之一。通過對基因組的廣泛覆蓋,NGS可以在單次運行中同時檢測多個基因的突變。此技術(shù)能夠提供全面的基因組信息,幫助識別與唇腭裂相關(guān)的已知和潛在新基因。其高通量、低成本和快速周轉(zhuǎn)時間的優(yōu)勢,使其成為基因篩查的首選工具。
2. 基因芯片技術(shù)
基因芯片技術(shù)可以同時檢測多個基因的已知突變。通過在芯片上固定已知的DNA探針,基因芯片能夠快速篩查樣本中的特定基因突變。這種技術(shù)通常用于已知基因突變的檢測,適用于針對唇腭裂綜合征已知基因的篩查。
3. Sanger測序
Sanger測序是基因測序的金標(biāo)準(zhǔn),適用于驗證高通量測序或基因芯片技術(shù)檢測到的突變。雖然其高準(zhǔn)確性和可靠性在臨床基因檢測中仍然被廣泛應(yīng)用,但由于其低通量和高成本,通常僅用于特定基因或片段的驗證。
4. 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)
PCR技術(shù)通過擴(kuò)增特定DNA片段來檢測特定基因突變。定量PCR(qPCR)和數(shù)字PCR(dPCR)能夠精確測量特定基因的拷貝數(shù)變化,是檢測基因突變的重要工具之一。該技術(shù)因其快速、敏感和易操作性而在基因突變的初步篩查中廣泛應(yīng)用。
5. 單核苷酸多態(tài)性(SNP)分析
SNP分析是檢測基因突變的一種方法,通過識別DNA序列中的單個核苷酸變化,識別與唇腭裂相關(guān)的遺傳標(biāo)記。此技術(shù)可用于研究基因-基因和基因-環(huán)境相互作用,以及遺傳易感性的評估。
基因檢測結(jié)果如何避免后代再次出現(xiàn)唇腭裂
基因檢測的結(jié)果可以為家族提供關(guān)于唇腭裂風(fēng)險的有價值信息,從而指導(dǎo)個性化的預(yù)防和干預(yù)策略。以下是如何利用基因檢測結(jié)果降低后代唇腭裂風(fēng)險的一些建議:
1. 遺傳咨詢
通過基因檢測識別出攜帶有風(fēng)險突變的個體后,可以通過遺傳咨詢幫助他們了解風(fēng)險因素和遺傳模式。遺傳咨詢師可以為家族提供關(guān)于疾病遺傳機(jī)制、再發(fā)風(fēng)險和預(yù)防策略的專業(yè)建議。
2. 生殖選擇
對于攜帶有唇腭裂相關(guān)突變的夫婦,可以通過輔助生殖技術(shù)(如體外受精)結(jié)合胚胎植入前遺傳學(xué)診斷(PGD)來選擇不攜帶特定基因突變的胚胎,從而降低后代患病風(fēng)險。
3. 環(huán)境因素管理
基因檢測可以幫助識別基因-環(huán)境相互作用的風(fēng)險因素。通過減少或消除懷孕期間的環(huán)境暴露(如避免吸煙、飲酒和特定藥物),可以降低遺傳易感個體的唇腭裂風(fēng)險。
4. 營養(yǎng)干預(yù)
某些營養(yǎng)因素(如葉酸)的補(bǔ)充已被證明可以降低特定遺傳背景下唇腭裂的發(fā)生風(fēng)險。根據(jù)基因檢測結(jié)果,制定個性化的營養(yǎng)補(bǔ)充計劃,可以有效減少唇腭裂的風(fēng)險。
5. 提早干預(yù)和治療
基因檢測結(jié)果可以指導(dǎo)早期的干預(yù)和治療方案。對于已知攜帶特定基因突變的兒童,早期的干預(yù)措施如手術(shù)、語言治療和心理支持等可以提高其生活質(zhì)量,減輕唇腭裂帶來的負(fù)面影響。
6. 長期隨訪和監(jiān)測
對于高風(fēng)險家庭,定期進(jìn)行基因檢測和隨訪監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取適當(dāng)措施。這有助于減少唇腭裂的發(fā)生,提高疾病管理的效果。
唇腭裂基因篩查基因檢檢測的共識性意見
唇腭裂的成因復(fù)雜,涉及多種遺傳和環(huán)境因素的交互作用。盡管目前對其遺傳機(jī)制的了解已取得了顯著進(jìn)展,但仍有許多未解之謎。通過對綜合征性和非綜合征性唇腭裂相關(guān)基因的深入研究,我們不僅加深了對顱面發(fā)育的理解,也為未來的預(yù)防和治療策略提供了新的視角。未來的研究將繼續(xù)揭示更多的基因-基因和基因-環(huán)境相互作用,以便更好地進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測和個性化干預(yù)。
(責(zé)任編輯:佳學(xué)基因)