应用全基因组连锁分析和外显子测序在非综合征耳聋家系中鉴定

DMXL2致病变异

期刊：Genet Med

影响因子：7.710

发表时间：2016

使用服务：Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外显子组测序

家系连锁分析则是研究单基因遗传疾病致病基因/位点的最有效方法。连锁分析是一种较为传统的遗传定位方法，主要观察发生在家系内的遗传重组。研究者已利用该方法发现了大量如囊性纤维化、亨廷顿病等单基因疾病的致病基因。连锁分析依赖家系中所有有信息价值成员的基因型数据。研究者可利用SNP基因分型芯片对家系中患病及正常对照样本进行基因分型，用基因分型数据进行连锁分析来定位候选区段，定位后要找到确切的致病变异就需要依赖测序了，后续可利用全外显子组测序或目标区域捕获测序检测候选区段内的致病变异。本文介绍了伯豪客户近期的一篇使用Illumina Infinium Human OminiZhongHua-8基因芯片和外显子组测序（该研究中基因芯片和外显子组测序服务由伯豪生物提供）进行家系连锁分析和耳聋致病位点筛选的文章。

研究背景

目前已知有超过100多个基因，其所含的致病变异会对听觉系统造成不同的功能影响，并引起相应的听力损失。但对非综合征耳聋而言，依旧有超过50多相关位点的遗传致病机制还未详细阐明。本文利用全基因组SNP芯片及全外显子组测序技术对一非综合征耳聋家系中的21个样本进行全基因组连锁分析，并通过对个别家系样本进行全外显子组测序和对所有家系样本进行Sanger测序来鉴定候选的致病变异。

研究思路

研究结果

全基因组连锁分析在家系中的10个case及11个control中进行（图1a），分析得到9.68Mb的致病候选区段，LOD值为4.03（图1b）。该区段中未发现与综合征或非综合征耳聋相关的已知致病基因，因此，该家系听力丧失的症状可能是由一个新基因变异造成。文章随后对家系中三个患病个体及一个正常对照个体进行了全外显组测序（平均测序深度>100X）。候选变异需为编码区的无义变异、错义变异，位于可变剪切位点的变异和InDel变异，以及人群数据库中变异频率小于0.001的变异等，最终分析得到3个候选致病变异。最后，研究人员对家系所有22个样本，尤其是对II-2样本进行sanger测序，最终鉴定出唯一一个在家系个体中呈现共分离的变异位点DMXL2:NM_001174116:exon29:c.7250G>A:p.Arg2417His（图2）。后期的小鼠功能实验发现DMXL2基因可能对内耳功能有重要作用（图3）。

图1 (a)患有常染色体显性的非综合征听力丧失家系图谱。箭头所指为先证者，星号标记的个体参与了SNP芯片连锁分析，三角标记个体（II-1，IV-1，IV-4，IV-6）则后续用来进行全外显子组测序，下划线标记个体II-2，则包含了一个关键的重组事件。（b）15号染色体连锁分析的LOD值，当把II-2个体包括后，其最大的LOD值达到了4.33。

图2（a）变异和参考序列的色谱图。（b）DMXL2的Arg2417残基在Homo sapiens, Mus musculus, Bos taurus, Canis lupus, Gallus gallus和Danio rerio中具有保守性。（c）DMXL2蛋白的功能域和p.Arg2417His变异的位置。

图3小鼠耳蜗中Dmxl2的表达情况。（a）RT-PCR检测从P1小鼠耳蜗提取总RNA的Dmxl2表达情况。小鼠尾巴的基因组DNA作为阴性对照。（b）免疫染色实验表明DMXL2在小鼠柯蒂氏器官的螺旋神经节中有表达。（c）免疫染色实验表明DMXL2在小鼠的毛细胞和螺旋神经节的神经纤维细丝中有表达。

参考文献
Chen, D.Y., et al., A dominant variant in DMXL2 is linked to nonsyndromic hearing loss. Genet Med, 2016.