【佳學(xué)基因檢測】四個符號測序基因檢測改變癲癇患者的診斷與治療

來源：癲癇基因檢測
作者：測序的診斷治療
時間：2024-07-14 11:21
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【佳學(xué)基因檢測】四個符號測序基因檢測改變癲癇患者的診斷與治療。癲癇是一種復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,主要表現(xiàn)為反反復(fù)作的癲癇發(fā)作。癲癇發(fā)作是由大腦中異常的電活動引起的,可表現(xiàn)為輕微

【佳學(xué)基因檢測】四個符號測序基因檢測改變癲癇患者的診斷與治療

四個字母如何決定人體基因信息的復(fù)雜性和多樣性？

人體的基因信息破解與揭密揭示人體基因信息的多樣性和復(fù)雜性由DNA分子中的A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）和T（胸腺嘧啶）這四個堿基的組合和排列所決定。DNA是構(gòu)成基因的分子，而基因則是攜帶遺傳信息的單位。在基因組中，A、G、C和T這四種堿基按照一定的順序排列，形成了不同的基因序列，從而決定了個體的遺傳信息。

首先，A、G、C和T這四個堿基的排列方式?jīng)Q定了基因的序列。人類基因組中的基因數(shù)量眾多，每個基因都由數(shù)百至數(shù)百萬個堿基組成，這些堿基的排列順序形成了基因的特定序列。這種序列的不同排列方式產(chǎn)生了基因的多樣性，即不同個體之間基因序列的差異，這也是人類存在豐富多樣性的基因組的基礎(chǔ)。

其次，A、G、C和T這四個堿基的組合方式?jīng)Q定了基因的編碼信息。DNA中的堿基序列通過三個堿基一組的密碼子編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列。因為有四種不同的堿基，所以每個密碼子有64種可能的組合。其中61種密碼子編碼20種氨基酸，而剩下的三種是終止密碼子，用于標(biāo)識蛋白質(zhì)合成的終止點(diǎn)。這種基因編碼信息的復(fù)雜性和多樣性決定了蛋白質(zhì)的種類和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響了細(xì)胞的功能和性狀。

此外，A、G、C和T這四個堿基的突變和多態(tài)性也是基因信息多樣性和復(fù)雜性的重要來源?；蚪M中的堿基序列可能會發(fā)生突變，即單個堿基的改變，這可能導(dǎo)致基因的功能改變或失效。此外，基因組中也存在一些單核苷酸多態(tài)性（SNP），即同一位置上的堿基可以在不同個體之間發(fā)生變異。這些突變和多態(tài)性導(dǎo)致了人類基因組的差異，影響了個體的性狀和易感性。

佳學(xué)基因解碼總結(jié)到，A、G、C和T這四個堿基在DNA分子中的組合和排列決定了人體基因信息的多樣性與復(fù)雜性。基因序列的多樣性、編碼信息的復(fù)雜性以及突變和多態(tài)性的存在共同塑造了人類基因組的特征，影響了個體的遺傳特征和生物學(xué)功能。

基因解碼提示出的癲癇的發(fā)病原因、分型與治療方案

新一代分子測試技術(shù)正在加速許多人類疾病的基因發(fā)現(xiàn)。根據(jù)在線人類孟德爾遺傳目錄（OMIM，https://www.omim.org），已確定172個基因與癲癇性腦病相關(guān)，其中90個基因被確認(rèn)與發(fā)育和癲性腦病（DEE)有關(guān)。然而，這個列表可能并不完整，因為發(fā)育和癲性腦?。―EE)的范圍廣泛，涵蓋了大量的疾病，其中高達(dá)8%的個體是由從頭拷貝數(shù)變異(CNV)引起的。

賊新研究利用了新一代測序(NGS)方法，包括靶向基因組、全外顯子組和全基因組測序，對大量表型相關(guān)的受影響個體進(jìn)行了研究。這些研究表明，30-50%的發(fā)育和癲性腦?。―EE)可以歸因于新的單基因致病變異。在患有發(fā)育和癲性腦?。―EE)的患者父母中，約有10%觀察到低水平的體細(xì)胞嵌合，這對反復(fù)風(fēng)險評估至關(guān)重要。除了單一的新變異之外，發(fā)育和癲性腦?。―EE)的發(fā)病機(jī)制還與11-38%的患者的隱性突變有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的NGS方法通常無法檢測到其他遺傳機(jī)制，如非外顯子變異、患者腦嵌合、寡基因遺傳和表觀遺傳變化，這些也可能導(dǎo)致發(fā)育和癲性腦?。―EE)的病理生理學(xué)。

非外顯子變異的貢獻(xiàn)主要與“有毒”外顯子有關(guān)，這些外顯子被剪接到RNA轉(zhuǎn)錄本中時，可能會觸發(fā)無義介導(dǎo)的衰變(NMD)，這是一種監(jiān)視系統(tǒng)，用于檢測和降解含有過早終止密碼子(PTC)的RNA。Carvill及其合作者描述了這種機(jī)制與發(fā)育和癲性腦?。―EE)相關(guān)的一個例子，他們對640名患有未解決的發(fā)育和癲性腦?。―EE)的個體的SCN1A基因的11個非編碼候選區(qū)域進(jìn)行了測序，確定了內(nèi)含子20中的五個變體，這些變體促進(jìn)了毒外顯子的包含并導(dǎo)致全長SCN1A蛋白的數(shù)量減少。由于對神經(jīng)祖細(xì)胞(NPC)的轉(zhuǎn)錄組研究已鑒定出數(shù)百個差異剪接的外顯子，因此由于包含有毒外顯子而導(dǎo)致的基因表達(dá)減少可能代表了多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因?qū)W機(jī)制。

體細(xì)胞嵌合是在合子形成后發(fā)生的一種變異，該變異由于子細(xì)胞通過有絲分裂傳遞，導(dǎo)致同一體內(nèi)出現(xiàn)遺傳上不同的細(xì)胞亞群。這種變異根據(jù)發(fā)生的時間，可能影響一種或多種組織。賊近的深度測序研究發(fā)現(xiàn)，大腦局限性突變與皮質(zhì)發(fā)育局灶性畸形（MCD）相關(guān)。機(jī)械/哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)(mTOR)通路基因AKT1、AKT3、DEPDC5、MTOR、NPRL2、NPRL3、PIK3CA、PIK3R2、TSC1和TSC2的突變現(xiàn)在已被認(rèn)為是II型局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良的主要已知原因（FCDII）和半巨腦畸形（HME）。而編碼UDP-半乳糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的SLC35A2體細(xì)胞突變已在有限數(shù)量的FCD I型患者中發(fā)現(xiàn)，以及伴有少突膠質(zhì)細(xì)胞增生的輕度皮質(zhì)發(fā)育畸形（MOGHE）和非病變局灶性癲癇（NLFE）。

此外，在單基因、多基因癲癇組或全外顯子組突變陰性的發(fā)育和癲性腦?。―EE)患者中，1-3.5%發(fā)現(xiàn)了體細(xì)胞變異，如SCN1A的微缺失或CDKL5、PCDH19、SCN1A和SCN2A的點(diǎn)突變。在臨床診斷環(huán)境中進(jìn)行測序(WES)。然而，體細(xì)胞突變對發(fā)育和癲性腦?。―EE)的影響可能被低估，因為主要挑戰(zhàn)之一是分析正確的目標(biāo)腦組織，而對于許多發(fā)育和癲性腦?。―EE)患者來說，這并不容易。

寡基因遺傳是指在某些情況下，具有復(fù)雜表型的疾病不是單純的單基因孟德爾遺傳，也不是經(jīng)典的復(fù)雜性狀，而是符合少數(shù)基因突變可能相互作用的模型。一些發(fā)育和癲性腦病（DEE)可以歸因于這種類型的繼承。研究表明，不同離子通道基因中兩種或多種突變的同時發(fā)生可能導(dǎo)致患者和動物模型的癲癇表型。例如，通過對一名男孩的靶向全外顯子組測序發(fā)現(xiàn)，KCNJ10和KCNT1中的致病性變異可能導(dǎo)致致命的疾病。此外，遺傳修飾劑可以影響某些發(fā)育和癲性腦病（DEE)患者的臨床表現(xiàn)。例如，將Scn1a -R1648H 等位基因與Scn2a Q54組合會導(dǎo)致自發(fā)性、成人發(fā)作的部分運(yùn)動性癲癇發(fā)作。這些結(jié)果表明，Scn2a和Kcnq2中的變異可以顯著影響攜帶Scn1a-R1648H 突變的小鼠的表型。

基于兩個mTOR通路基因（MTOR和RPS6）的體細(xì)胞突變已被證明與半側(cè)巨腦畸形和頑固性癲癇有關(guān)。

在多種情況下已檢測到導(dǎo)致基因表達(dá)模式改變（表突變）的異常染色質(zhì)狀態(tài)。表觀突變可以繼發(fā)于順式或反式作用因子的DNA突變（二次表觀突變），或者在沒有任何DNA序列變化的情況下作為“真正的”表觀突變或初級表觀突變。在大腦中，這種改變可能會損害將短暫細(xì)胞信號與整個神經(jīng)元活動和全局基因表達(dá)結(jié)合的信息傳遞。動物模型和人類腦組織中的新發(fā)現(xiàn)表明，發(fā)育和癲性腦?。―EE)可以歸因于這兩類表突變。與二次表觀突變相關(guān)的發(fā)育和癲性腦?。―EE)的一個典型例子是Rett綜合征，它可能是由編碼甲基化DNA結(jié)合蛋白的MECP2的核苷酸突變和重復(fù)引起的。

DNA甲基化的改變在癲癇中尚未得到太多探索，但它們代表了與發(fā)育和癲性腦?。―EE)相關(guān)的初級表觀突變的一個很好的例子。事實(shí)上，在大腦中，這種表觀遺傳修飾調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)的決定和成熟，并在誘導(dǎo)活動依賴性突觸可塑性、記憶和認(rèn)知方面發(fā)揮著重要作用。DNA甲基化的動態(tài)改變也可能導(dǎo)致癲癇發(fā)生。例如，各種研究表明，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的表達(dá)受到多種細(xì)胞過程的調(diào)節(jié)，包括其啟動子的甲基化，導(dǎo)致與癲癇發(fā)生有關(guān)的大腦區(qū)域的表達(dá)上調(diào)。此外，在海馬神經(jīng)元中，介導(dǎo)BDNF啟動子去甲基化的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的抑制會導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性和網(wǎng)絡(luò)活動的抑制。

各種非遺傳性病因也與某些發(fā)育和癲性腦病（DEE)相關(guān)，包括缺氧缺血性腦?。℉IE）、腦血管、感染性或自身免疫性疾病、腫瘤、腦外傷和代謝性疾病。盡管這些病因的分子發(fā)病機(jī)制比遺傳病因更加復(fù)雜和多因素，但它們提供了一個環(huán)境，可以探索疾病發(fā)病機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)功能障礙和藥物耐藥性中的“共同途徑或機(jī)制”問題，以開發(fā)具有更廣泛應(yīng)用的治療方法。例如，神經(jīng)元間病以及mTOR失調(diào)與遺傳和非遺傳病因發(fā)育和癲性腦?。―EE)都有關(guān)聯(lián)。

發(fā)育和癲性腦?。―EE)中癲癇和認(rèn)知表型的病理生理機(jī)制是多方面的，導(dǎo)致特定的皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能受損或更廣泛的癲癇變化。這些機(jī)制的交叉使得基因型與功能表型之間的關(guān)系變得復(fù)雜。在大腦中，皮質(zhì)和皮質(zhì)下神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)相互作用，可能導(dǎo)致正常皮質(zhì)功能的廣泛變化。興奮性皮質(zhì)神經(jīng)元的放電受到鈉通道和鉀通道活動的細(xì)微調(diào)節(jié)，這些活動受到跨細(xì)胞膜的化學(xué)和離子梯度的調(diào)控。如果鈉和鉀梯度之間的平衡受到干擾，比如由于編碼Na+或K+離子通道的基因發(fā)生突變，出現(xiàn)異常去極化，會導(dǎo)致神經(jīng)元活動和皮質(zhì)興奮性的異常。改變谷氨酸能神經(jīng)元之間連接的基因突變也與發(fā)育和癲性腦?。―EE)有關(guān)。除了興奮性神經(jīng)元放電的改變外，發(fā)育和癲性腦?。―EE)的癲癇發(fā)作可能與中間神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的功能障礙有關(guān)。例如，SCN1A突變與Dravet綜合征和其他癲癇表型相關(guān)，主要與抑制性神經(jīng)元中的功能喪失有關(guān)。因此，SCN1A突變的致癲癇作用主要是由抑制性中間神經(jīng)元活性的改變介導(dǎo)的，而不是由興奮性神經(jīng)元的異常放電介導(dǎo)的。賊近的研究證實(shí)，SCN1A主要在抑制性神經(jīng)元中表達(dá)。相反，SCN2A/3A/8A編碼的通道主要在興奮性神經(jīng)元中表達(dá)，這表明這些基因突變引起的癲癇主要與直接神經(jīng)元相關(guān)的興奮性電導(dǎo)的改變有關(guān)。因此，對通道突變功能效應(yīng)的了解對于確定其在癲癇發(fā)作中的作用至關(guān)重要。通道突變在同一基因家族中可能有所不同，甚至對于相同基因也可能有所不同。

谷氨酸受體或離子通道的基因突變可能導(dǎo)致癲癇的大腦結(jié)構(gòu)異常。通過DREADD（僅由設(shè)計藥物激活的設(shè)計受體）方法，基因解碼基因檢測的研究發(fā)現(xiàn)，遷移投射神經(jīng)元（PN）的瞬時胚胎激活會誘導(dǎo)多種活性依賴性受體的轉(zhuǎn)錄變化，包括谷氨酸代謝型受體、紅藻氨酸受體、NMDA和AMPA受體。這導(dǎo)致淺層PN的過早分支和持續(xù)層狀錯誤定位到深層皮質(zhì)層，而不影響層特異性分子身份標(biāo)記的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)支持這樣的假設(shè)，即遷移過程中內(nèi)在活性的增加可能充當(dāng)皮質(zhì)PN遷移的停止信號。

通過類似的DREADD方法，已經(jīng)證明，在發(fā)育中的小鼠新皮質(zhì)心室區(qū)祖細(xì)胞隨著產(chǎn)生連續(xù)的神經(jīng)元亞型而變得更加超極化。實(shí)驗性體內(nèi)超極化將這些祖細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄程序和分裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)檩^晚的發(fā)育狀態(tài)，導(dǎo)致中間祖細(xì)胞的早熟生成以及其神經(jīng)元后代的層流、分子、形態(tài)和回路特征的前移。這表明，在發(fā)育過程中，生物電過程的改變也會影響不可興奮的細(xì)胞，包括神經(jīng)元祖細(xì)胞。

遺傳背景可能改變基因型與表型的關(guān)聯(lián)。這在人類中已知，并且在不同實(shí)驗室的小鼠模型中也得到了證實(shí)。癲癇的基因解碼過程中提出了一個引人注目的例子，其中Kcna1敲除和Cacna1a錯義突變的組合掩蓋了與Cacna1a相關(guān)的失神性癲癇，并減輕了Kcna1缺失突變導(dǎo)致的邊緣癲癇發(fā)作和死亡。在C57BL/6背景下，Na v 1.1+/-小鼠表現(xiàn)出高熱誘導(dǎo)的自發(fā)性癲癇發(fā)作、認(rèn)知和行為缺陷以及早期死亡，而在129/SvJ背景下，小鼠出現(xiàn)高熱誘發(fā)的癲癇發(fā)作、較輕的自發(fā)性癲癇發(fā)作，并且沒有認(rèn)知缺陷。