串联/非串联 |关于DMD基因内部CNV变异致病性的重新思考
- boke
- 2025-08-08
- 10:44 上午
DMD基因与X连锁的萎缩性肌营养不良症（也称为DMD基因相关疾病）相关，包括杜氏肌营养不良症（DMD）、贝克肌营养不良症（BMD）以及DMD基因相关的扩张型心肌病。男性的DMD患者通常在儿童早期出现肌肉无力，10-12岁时失去行走能力，30岁左右死亡。与DMD相比，BMD是一种较轻的疾病，其特点是发病较晚，进展较慢，预期寿命更长。
DMD和BMD是相对常见的遗传性疾病，由于携带频率高且疾病严重程度高，美国医学遗传学和基因组学学院（ACMG）建议为所有怀孕或考虑怀孕的患者提供DMD基因携带者筛查。
DMD基因全长2.4Mb，包含 8 个启动子和 79 个外显子。3个上游启动子（Dp427b、Dp427m和Dp427p）产生约11.4kb的全长cDNA以及427kDa的全长dystrophin蛋白质。4个内部启动子（Dp260、Dp140、Dp116和Dp71）产生不同的异构体。全长dystrophin蛋白可以被划分为四个主要结构域，ABD、rod、CR和CT。
DMD基因和蛋白结构示意图
基因内部重复是指完全包含在基因内部，涉及一个或多个外显子的重复。基因内部重复是DMD致病性变异的一个重要来源，研究表明这些变异可能导致5-20%的肌营养不良症病例。
尽管如此，并非所有DMD基因内部重复都是致病的。基因内部重复可以是串联的或散布的（也称为非串联或插入性）。在串联重复中，重复的片段以相同的方向连接到原始片段旁边，因此可能会破坏阅读框并导致致病性。相比之下，散布重复通常不会破坏阅读框，可能是良性的。
肌营养不良症患者中的致病性DMD基因内部重复是串联的。然而，这种变异的结构布局（即串联与散布）在临床实验室实践中并不常规评估，部分原因是技术限制。大多数当前的拷贝数检测临床检测方法还无法区分串联和散布重复，这些检测包括多重连接依赖性探针扩增（MLPA）、染色体微阵列分析（CMA）等。目前的变异解释指南—即PVS1和PM4的应用，假定内部重复都是串联的，除非有其他证据证明（“串联假定”）。
虽然对于有明确进行肌营养不良症检测临床指征的患者（即个人或家族病史）而言，串联假设可能是准确的，但对于无此指征的个体检测到的DMD基因内部重复（“偶然发现”），了解甚少。这代表了一个关键的知识差距，因为许多患者在没有肌营养不良症的临床指征的情况下，作为携带者筛查的一部分进行DMD基因检测。如果在这类患者中串联假设不准确，可能会导致变异致病性的高估—这可能会导致不必要的胎儿有创诊断，甚至可能导致终止妊娠。
在这项研究中，我们对15名患有DMD基因内部重复的患者的样本进行了基于纳米孔技术（ONT）的长读长测序。所有4个病例中的重复都是串联的，并具有肌营养不良的临床表现。然而，在11个偶然发现的病例中，有7个（64%）涉及散布重复。
我们还开发了DMDuper，这是一个计算工具，利用长读长测序数据，可以准确地区分串联和散布的DMD基因内部重复，在15个病例中准确率达到100%。
总的来说，我们的发现挑战了偶然发现的DMD基因内部重复的串联假设（例如，通过携带者筛查发现的），并强调了在这些病例中对这类变异分类采取谨慎态度的必要性。
参考资料
1.Rethinking the pathogenicity of intragenic DMD duplications detected by carrier screening: high prevalence of non-tandem duplications revealed by long-read sequencing. Genetics in medicine. 2025
2.Duchenne muscular dystrophy. Nat Rev Dis Primers. 2021