1例OTUD5基因无义变异导致X连锁多发性先天畸形-神经发育综合征胎儿的遗传学分析中华医学会围产医学分会

摘要

本文报道了1例胎儿超声心动图诊断为复杂心脏畸形，引产后全外显子组测序-Sanger测序诊断为X连锁多发性先天畸形-神经发育综合征。孕妇孕17周⁺⁴胎儿超声心动图检查提示胎儿肺动脉闭锁伴室间隔缺损。经多学科会诊咨询后，夫妇决定终止妊娠，并接受遗传学检测。取引产胎儿脐带及父母外周血行全外显子组测序及Sanger测序验证，证实胎儿存在OTUD5基因半合子无义变异（NM_017602.3：c.1651C>T，p.Gln551*），遗传自母亲，为可能致病变异，诊断为X连锁多发性先天畸形-神经发育综合征。

【关键词】心脏缺损，先天性；神经发育障碍；超声检查，产前；内肽酶类；遗传变异

基金项目：国家自然科学基金（82170301）

孕妇27岁，孕1产0，既往健康，否认高血压、糖尿病、先天性心脏病及心律失常等病史和家族史，非近亲婚配，备孕期规律口服叶酸，否认孕期不良物质接触史及感染性疾病史。孕15周⁺³时外院常规产前超声筛查发现胎儿心脏结构畸形（室间隔缺损、共同动脉干可能）。为求进一步明确诊断，于孕17周⁺⁴转诊至首都医科大学附属北京安贞医院行胎儿心脏超声检查，结果提示胎儿复杂心脏畸形——肺动脉闭锁伴室间隔缺损（图1）。孕中期超声胎儿畸形筛查未见心外结构畸形。经多学科会诊后孕妇及配偶选择终止妊娠（孕19周⁺³），并留取夫妻双方外周血和引产儿脐带进行遗传学检查，但孕妇及其家属拒绝进行病理尸检。本研究经首都医科大学附属北京安贞医院伦理委员会批准（2019030），孕妇及其配偶均签署知情同意书。

对引产儿脐带及父母外周血样本进行胎儿拷贝数变异测序和家系全外显子组测序。参照美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomics，ACMG）指南^［¹^］分析判读拷贝数变异致病性，胎儿拷贝数变异测序未发现染色体异常及与胎儿表型相关的致病性拷贝数变异。家系全外显子组测序显示胎儿携带OTUD5基因（在线人类孟德尔遗传数据库编号300713）无义变异（NM_017602.3：c.1651C>T，p.Gln551*），为半合子；其母亲同样携带该变异，为杂合子。随后的Sanger测序证实了该变异（图2）。依据ACMG指南^［²^］以及ClinGen序列变异解读专家组建议^［^3-5^］，此变异归类为可能致病变异，胎儿诊断为OTUD5基因致病变异导致的X连锁多发性先天畸形-神经发育综合征［X-linked multiple congenital anomalies-neurodevelopmental syndrome （MCAND）；在线人类孟德尔遗传数据库编号301056］。

讨论

MCAND是一种X连锁隐性遗传的多发性先天畸形-神经发育综合征，由位于Xp11.23的OTUD5基因变异所致。MCAND极为罕见，具体发病率不详，目前全世界相关报道仅20余例，多为不相关的散发病例，仅检索到1个三代多例患病的家族性案例^［^6-7^］。

1.OTUD5基因及MCAND发病机制：OTUD5基因编码K48/K63连锁特异性去泛素酶，属于去泛素化酶（deubiquitinating enzyme，DUB）中含卵巢肿瘤结构域（ovarian tumor domain，OTU）半胱氨酸蛋白酶家族中的一员^［⁸^］。DUB可以特异性切割泛素连接，在调节泛素活性方面发挥重要作用，DUB基因异常会导致多种发育异常或自身炎症性疾病^［⁹^］。OTUD5蛋白包含OTU和泛素互作基序（ubiquitin-interacting motif，UIM）2个主要结构域，OTU在激活状态下具有DUB活性，UIM可与泛素化的底物结合^［¹⁰^］。有研究通过体外去泛素化和免疫沉淀实验发现，OTUD5通过去K48泛素化可稳定ARID1A/B、HDAC2等染色质调控因子，调节目的基因的转录表达，在调控胚胎早期分化过程中起重要作用^［⁶^］。该研究还发现，在胚胎分化早期，OTUD5活性丧失将导致神经、神经嵴分化相关的转录因子所在的染色质难以启动转录，胚胎发生过程中基因表达和信号转导中断，引起神经外胚层发育异常，最终导致胚胎死亡或多发性先天发育缺陷^［⁶^］。

2.MCAND主要临床特征：MCAND由Tripolszki等^［⁷^］首先于2021年报道，1个家系内的三代13例男性均存在严重多系统发育障碍，12例患者死亡，除一例死于37岁，其余均死于宫内、婴儿期或幼儿期。该家系内所有患者均存在婴儿期低张力、呼吸功能不全、发育不良、喂养困难和全面发育迟缓；常见的畸形特征包括巨头畸形，常伴有脑积水、颅缝早闭、眼深陷、眼距过宽、前额大、鼻梁扁平、低位耳、眼球震颤和斜视；大多数患者有尿道下裂和隐睾、四肢或手部挛缩、足部畸形及身材矮小；更多的变异性较大的特征包括先天性心脏缺陷，如室间隔缺损或肺动脉狭窄、肾脏异常、癫痫和视力障碍；颅脑影像学显示脑室增大，胼胝体发育不良^［⁷^］。

Beck等^［⁶^］随后报道了来自7个不相关家系的10例患者，均患有多系统先天性畸形及发育障碍。其中来自2个家系的4例患者表型严重，均死于婴儿期；其余5个家系的6例患者表型相对较轻，存活至2~14岁。所有患者的共同特征包括宫内发育迟缓、生后发育迟缓、小头畸形、肌张力减退和全面发育迟缓伴智力障碍；6例患者表现有先天性心脏病，包括室间隔缺损、右心室双出口、肺动脉狭窄和肺动脉闭锁；泌尿生殖系统异常也较多见，包括小阴茎、隐睾、尿道下裂和膀胱输尿管反流；部分患者可出现不同程度的肢体或骨骼异常，如马蹄内翻足、摇椅足、轴后多趾、指交叠和蝴蝶椎；显著的头面部畸形包括颅缝早闭、面中部发育不全、小颌畸形、低位后旋耳、眼距过宽、远视、斜视、眼球震颤、散光和鼻梁凹陷^［⁶^］。

由于全世界报道仅20余例患者，故MCAND的临床特征尚无法完全确认。总结Tripolszki等^［⁷^］和Beck等^［⁶^］报道的患者临床表现，发现所有患者均表现有发育不良、全面发育迟缓伴不同程度智力障碍；先天畸形最常累及心脏、骨骼和泌尿生殖系统。此外，大多数患者还会出现肌张力减低和颅面部畸形，典型颅面部畸形包括脑室增大、胼胝体薄；部分患者可表现为小头畸形和脑积水等。MCAND患者间临床表现严重程度差异明显，从婴儿早期死亡到存活至30多岁不等，死亡原因包括先天性心脏并发症或败血症等。

3.本例胎儿OTUD5基因变异致病性分析：本例胎儿携带的OTUD5基因p.Gln551*变异导致编码氨基酸551位谷氨酰胺残基被终止密码子取代，转录和翻译提前终止，导致相应蛋白产物截短，易被无义介导的RNA降解，属于功能丧失变异。gnomAD数据库（https：//gnomad.broadinstitute.org）OTUD5基因pLI评分（该基因对功能丧失不耐受的概率）为1.0，表明其对功能丧失变异高度不耐受^［¹¹^］。此外，功能研究表明，OTUD5基因功能丧失是MCAND的致病机制^［⁶^］。该变异未在千人基因组、gnomAD等正常对照人群中发现，表明其不是常见的良性变异。就表型而言，本例胎儿表现为心脏畸形，包括肺动脉狭窄和室间隔缺损，在MCAND患者中曾有报道^［^6-7^］。综合以上信息，依据ACMG指南^［²^］以及ClinGen序列变异解读专家组建议^［^3-5^］，此变异归类为可能致病变异，可解释胎儿表型。其致病性依据为“PVS1+PM2”，即1个非常强证据+1个中等证据。其中PVS1代表当一个疾病的致病机制为功能丧失时，检出变异为无功能变异（无义突变、移码突变、经典±1或2的剪接突变、起始密码子变异、单个或多个外显子缺失）；PM2代表在健康对照数据库中正常对照人群中未发现的变异。

既往报道的MCAND患者以多发畸形为主，本例胎儿表现为孤立型先天性心脏病。需要注意的是，虽然本例孕中期胎儿结构畸形筛查未发现显著的心外异常，但仍无法排除其有心外异常的可能。首先，由于胎龄小，胎儿即使存在隐睾、胼胝体发育不良等MCAND常见心外异常，在孕17周时尚未表现，以致于无法通过产前超声发现；第二，MCAND患者最常见的智力障碍、癫痫等神经系统功能异常无法在产前发现；最后，MCAND患者常见颅面部微小畸形，如眼深陷、眼距过宽、前额大、鼻梁扁平和低位耳等，难以通过产前超声发现。由于孕妇及其家属拒绝尸检，故无法获取本例胎儿更详尽的临床信息。

综上所述，本报道明确了1例先天性心脏畸形胎儿的遗传学病因，丰富了OTUD5基因变异谱，同时为该家系的精确诊断和遗传咨询提供了依据。

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本文引用格式： 孙海瑞, 郝晓艳, 张宏家, 等. 1例OTUD5基因无义变异导致X连锁多发性先天畸形- 神经发育综合征胎儿的遗传学分析[J]. 中华围产医学杂志, 2023, 26(3): 243-245. DOI: 10.3760/cma.j.cn113903-20230110-00014.

来源：中华围产医学杂志

作者：孙海瑞¹ 郝晓艳² 张宏家³ 何怡华²

单位：¹北京航空航天大学生物与医学工程学院； ²首都医科大学附属北京安贞医院心脏超声医学中心； ³首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科