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来源：Allach El Khattabi L et al. 16p13.11 microduplication in 45 new patients: refined clinical significance and genotype-phenotype correlations. J Med Genet. 2020 May;57(5):301-307. 整理：出生缺陷咨询工作站 日期：2021年11月26日  16号染色体短臂可发生多种非平衡性结构变异、缺失以及重复，其中以16p13.11区域最常受累（图1）。16p13.11重复可分为三个区段（I, II, III），侧翼区域均富含低拷贝重复序列(LCRs)，也被称为片段重复（图1）。重复序列可发生非等位同源重组(NAHR)，导致染色体重排风险升高。16p13.11缺失被认为具有致病性，但16p13.11重复的临床意义尚存争议。Hannes等认为此类变异是一类罕见的良性变异，但其他研究发现变异与先天性心脏病、骨骼畸形以及一系列神经发育疾病（包括ID、自闭症和精神分裂症）有关。截止目前，有关文献报道不足30例，而且大多数未详细阐明其中的分子机制。 由于16p13.11重复的分类尚未达成共识，不同遗传学实验室作出的解读存在差异，从而可能产生误诊问题。本回顾性研究旨在总结此CNV相关表型、临床意义以及基因型-表型相关性，从而为患者及其家庭的遗传咨询提供依据，并尝试阐释可能的机制。 研究对象为因学习落后或ID伴或不伴先天性畸形等一系列发育障碍而转诊至遗传中心的患者。患者接受了临床遗传学家或有经验的儿科医生评估以及全基因组CMA检测。向16p13.11重复患者的主治医生发放问卷，收集患者及其父母的临床和细胞遗传学数据。 检测样本为外周血淋巴细胞DNA。采用的寡核苷酸微阵列分析平台包括 (1) Agilent：44 K（1, 4, 11, 14–16, 36, 38号患者）、60K（5–8, 12, 13, 27, 29, 32, 44, 45号患者）、105K（10, 23, 34, 37号患者）、180K（2, 3, 9, 17–20, 24–26, 28, 35, 39–43号患者）。(2) Illumina：HumanHap 300（21, 22号患者）、HumanCytoSNP-12（30, 31, 33号患者）。基因注释工具为Human Feb. 2009 (GRCh37/hg19) Assembly。 根据重复片段大小选择荧光原位杂交、实时PCR或短荧光片段多重定量PCR验证检测结果。另外使用相同的方法验证此变异是否遗传自父母。 表1 总结了每例患者详细的临床信息。诊断年龄从6个月到25岁不等。中位年龄为8.5岁，85%的患者诊断年龄在3岁以后。产前诊断患者仅有1例（16号患者）。男女性别比为0.96:1.48。 产前无特殊表现。围产期分别有16%和33%的患者可见肌张力低下和喂养困难。儿童早期最常见症状为言语迟缓以及学习障碍，可见于80%以上的患者。ID一般为轻至中度，需要进行语言治疗，入学后提供充分支持；但还有1/3的重度患者。虽然多数患者可见一定畸形特征，但此变异与明显特征性颅面畸形无关。 23%的患者可见心脏畸形，其中包括既往报道病例。 16p13.11重复在DD/ID/ASD患者队列中的发生率为0.28%，在对照人群的发生率为0.17%(变异标识: gssvG14132, gssvG14133, gssvG14154)。对照组包含16132例个体，其中发现28例16p13.11重复。OR为1.62 (95%CI 1.01-2.60, p<0.05)。 16p13.11重复外显率计算如下：5.12% × (0.28%/0.17%)=8.43%(95%CI 5.17%-13.31%)。 CMA结果见表2。重复区域位于14,703,446 bp至18,141,051 bp (hg19/GRCh37)，大小在~0.16到 2.62 Mb之间。患者信息见图1，来源于DGV数据库(http:// dgv. tcag. ca)。 有34例患者父母接受了血液检测，发现31个遗传性变异(91%)，新发变异仅有3例。母源性变异有20例，父源性变异有11例，表明母系遗传占优势。有23名父母可提供临床数据。其中有5例可见儿童期学习障碍到ID的认知表型谱，说明对携带者父母进行详细评估是有必要的。 16p13.11区域可分为三个区段(I, II, III)，侧翼区均富含LCR序列，又称为片段重复（图1）。我们报道的大多数重复断点位于LCR区域，表明这些重复由NAHR导致。所有重复都包含区域II。2例患者可见非典型小片段重复（2和23号患者）。 一些微缺失/微重复综合征存在外显不全和表现度不一致，表型的变异性可用二次打击模型来解释。然而，本研究并未发现与表型变异性相关的另一个复发性CNV。 16p13.11重复是由NAHR导致的一种复发性CNV，本研究报道的病例是因DD/ID或ASD转诊至医学遗传学中心的患者。此CNV通常来源于明显健康的父母，因此较难解读其临床意义。这也导致不同实验室之间的报告无法统一。由于文献报道的缺乏，难以形成共识意见。本文报道了16p13.11重复病例的临床和细胞遗传学分析结果。本研究中有>16,000例患者接受CMA检测，其样本目前是最大的。 最常见的临床特征为言语迟缓(88%)和学习障碍/ID(86%)，ASD(67%)次之，严重程度各不相同。脑MRI异常和心脏畸形发生率分别为24%和23%。Kuang等提出16p13.11重复与胸主动脉瘤风险升高有关。本研究中有一例幼龄患者出现主动脉扩张（42号患者），20号患者的母亲也携带相同变异并死于动脉瘤破裂。另外，32号患者的母亲也死于动脉瘤破裂，但尚不确定此患者的变异是否遗传自父母。并非所有患者都系统测量过主动脉内径。然而，上述发现说明此类患者需要进行心脏评估和密切随访，不过仍需开展更大型研究进行验证。 关于男女性别比的问题，既往一项研究表明16p13.11CNV好发于男性。本研究中，患病人群的性别比为0.96，但微阵列检测人群的男性比例明显高于女性（性别比为1.48），此人群主要由DD/ID和ASD患者组成。我们的研究结果表明不同性别的16p13.11重复发生风险相当，从而与上述报道相矛盾。要明确差异的原因需要更进一步的研究。 16p13.11重复存在表现度不一致和外显不全。我们发现此变异的外显率低（8.4%），其水平接近于包含NIPA1基因的15q11.2重复 (10.4%)。我们还发现此变异在DD/ID/ASD人群中富集(OR=1.60, p<0.05)，提示它可能致病或者至少与神经认知表型有关。由于对照组部分个体可能表现为轻度认知功能障碍，类似于15q11.2(BP1-BP2)缺失携带者表型，因此上述结果可能低于实际水平。实际上，此变异在不同对照人群中的频率并不相同。 在各种解释表型变异性的经典观点中，我们排除了它与重复片段大小以及遗传性来源的相关性，恰好与Ullmann等的报道相反。截至目前，尚无证据表明该区域受印迹机制的调控。Girirajan等提出一种二次打击模型，该观点认为单一意义不明性变异可增加神经精神障碍风险，但在伴有其他染色体异常或重复的情况下，可使神经发育障碍风险显著升高。因此我们收集了每例患者并发CNV的情况。结果发现将近30%的患者额外携带至少一个>200 kb的CNV，但均无复发性。另外由于微阵列分析无法检测单核苷酸变异或多态性，因此我们不能完全排除二次打击的可能性，如同既往研究报道的TAR综合征与染色体1q21.1≥200 kb的缺失合并RBM8A基因突变有关。需要注意有2例患者的表型可能与另一个染色体异常有关。第一个是33号患者，可见新发2q24.3缺失，包含SCN2A基因；第二个是38号患者，核型分析显示性染色体异常(47,XXY)。 2和23号患者携带最小的重复，表明NDE1和miR-484可在神经发育表型中起作用。的确，虽然他们的重复片段是目前最小的，但可见ASD和DD/ID表型。23号患者的重复区域包含上述2个基因的上游序列，而其中可能包含同源调控元件。 NDE1是神经认知表型的一个候选基因。其编码蛋白为核分布E家族成员，定位于中心体。NDE1在微管组织、有丝分裂和神经元迁移过程中起到必不可少的作用。Houlihan和Feng认为NDE1拷贝数改变可能导致皮质神经元发生二次基因组变异，提出这一过程可能是多种神经发育疾病的潜在机制。 miR-484是16p13.11区域内miRNA簇的成员，最近一项功能研究显示miR-484过表达可诱导小鼠多动症表型。研究人员表明miR-484可通过靶向作用于Pcdh19（原钙粘附因子19）引起此表型。miRNA通常有多个作用靶点，因此16p13.11重复的其他表型可能与miR-484的其他靶点有关。此外，其表型也可能与该区域内的其他miRNA有关。miRNA介导的发病机制还可解释外显率低以及表型变异性的问题，因为miRNA的作用可能受其靶向作用区域内多态性的调控。 除23号患者外，其他患者的重复区域均包含MYH11基因（肌球蛋白重链11），此基因突变在家族性主动脉动脉瘤中有过报道。Kuang等发现16p13.11重复患者的主动脉瘤和主动脉夹层风险显著升高，OR大于10。他们在主动脉组织中发现MYH11过表达，然后结合C. elegans数据提出它可对蛋白降解产生负性作用。鉴于本文报道了2例主动脉疾病，说明需要进一步研究16p13.11重复与主动脉疾病的相关性，以便临床医生为患者提供更准确的风险评估以及更全面的信息咨询。 综上所述，16p13.11重复是一种复发性CNV，存在外显不全和表现度不一致。根据既往研究和本研究的报道，我们认为见于DD/ID/ASD患者的16p13.11重复可能致病。本研究表明NDE1和miR-484对神经认知表型的发生起到必不可少的作用。探讨此变异与核苷酸多态性，特别是miR-484作用靶点内多态性的相关性研究可提供非常有用的信息。我们也建议进行密切的心脏评估和随访，尤其重点关注主动脉情况。本研究强调了为患者及其家属提供合理的遗传咨询时需要考虑的重要问题。
图1 16p13.11重复模式图 (A)重复区域的基因组位置和细胞遗传学位置。(B)按CMA检出的远端断裂点排序的患者信息。(C)片段重复序列位置以及NAHR后重复区域内的3个区段。(D) 候选基因的RefSeq信息。为便于显示，每个基因仅给出一个isoform。(E) DGV金标准变异信息，显示从高分辨率高质量检测报告变异中精选出的变异集。上图仅显示包含16p13.11区域的重复。(F)CNV信息，来源于近期更新的人类CNV图谱。CNV,拷贝数变异；DGV,基因组变异数据库；NAHR, 非等位同源重组。 表1 基于既往报道与本文报道病例总结的临床特征
表2 每例患者的细胞遗传学检测结果以及遗传特征  |
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