β-珠蛋白基因直接测序揭示重型 β-地中海贫血患者存在两个外显子和两个内含子变异的罕见组合：一例病例报告
抽象的
由于 β-珠蛋白基因中的插入/缺失，重型 β-地中海贫血患者的严重程度有所不同，根据 β-珠蛋白链的产生水平，基因型为 β0β0> β0β+> β+β+。β-珠蛋白基因中已发现 300 多种突变。
在本案例研究中，我们报告了一种复合杂合情况，其中单个 β 珠蛋白基因中存在四种不同变异（CD 3（T > C）、CD41/42（-CTTT）、IVS II-16（G > C）和 IVS II-666（C > T）。该研究纳入了一名来自印度的依赖常规输血的 4 岁男性患者。β 珠蛋白基因的增强直接测序有助于揭示单个基因中存在不同变异的不寻常组合。该患者临床表现为重型 β 地中海贫血，基因型被认为是 β0β+，尽管 CD41/42（-CTTT）是导致该疾病严重程度的唯一致病突变。
尽管 CD41/42-(CTTT) 是四种变异中唯一的致病变异，但这种变异组合（致病和良性）的临床并发症尚不清楚。内含子突变可能能够改变临床特征。因此，必须使用额外的 mRNA 剪接和基于表达的研究对这些变异进行重新分类。此外，这些类型的组合可能对研究世界各地的人口迁移具有重要意义。
背景
四聚体血红蛋白分子参与红细胞的气体交换。β-珠蛋白链与 α-珠蛋白链配对时，会形成血红蛋白四聚体。已发现 β-珠蛋白基因突变会导致发育不足（β+）或发育停滞（β0），从而导致重型 β-地中海贫血。重型 β-地中海贫血的可能基因型按严重程度依次为 β0β0> β0β+> β+β+1。
迄今为止，各种研究已发现 300 多个突变（Ithanet 和 HbVar 数据库）。地中海地区、印度次大陆、东南亚和中东都是这些突变的发源地2，成千上万的不同种族的人受到这种常染色体隐性综合征的影响3。直接或桑格 DNA 测序的出现增加了对各种疾病和 β-地中海贫血突变的研究。在这里，我们介绍了一种罕见的复合杂合病症，涉及通过直接测序确定的 β-珠蛋白基因中的四种变异。我们在印度阿里格尔 JNMC 医院登记的 β-地中海贫血重型患者中筛查变异时，发现该患者有四种不同的 β-珠蛋白基因变异（CD 3 [T>C]、CD 41/42 [-CTTT]、IVS II-16 [G>C] 和 IVS II-666 [C>T]）。
病例介绍
一名来自低收入家庭（农民）的 4 岁印度男孩因常规输血入院。他的体重和身高介于第 10 至第 50 百分位数之间，Z 分数分别为 -1.71 和 -1.54。他的血型为 O（+ve），每年需要输血 10-12 次。根据他的病历，他的成人血红蛋白 (HbA2) > 3%，平均红细胞体积 (MCV) 为 74.89 fl，平均红细胞血红蛋白 (MCH) 为 30.4 pg，体格检查发现他膝盖疼痛，脾脏肿大（肋缘以下 > 3 cm）。结果，临床医生发现他患有重型β地中海贫血，正在服用叶酸 2.5 mg/天和地拉罗司 30 mg/kg/天。在回顾了他的家族史后，发现他的两个兄弟中有一个（已死亡）患有β-地中海贫血，而他的所有姐妹都很好（图1）。父母同意让患者接受治疗，但父母和他们健康的后代拒绝参与，因此我们将他们从研究中剔除。在获得书面知情同意后，我们从医院收集了医疗详细信息和血液样本。根据制造商的说明，使用 gDNA 血液迷你试剂盒（Chromous Biotech，班加罗尔，印度）分离基因组 DNA。根据 [4] 进行了额外的基因组分析。使用美国国家生物技术信息中心 (NCBI) 数据库中的 BLAST 方法来确认所收集序列的身份。通过将突变与参考序列进行比较，使用直接计数来确定它们的存在（NG 000007.3Homo sapienschromosome 11）。然后使用 dbSNP、Clinvar、Ithanet 和 HbVar 数据库寻找已在其他人群中发现的突变 [5]。
图 1
与案例研究相关的细节。A谱系图说明了家族史：一名男性兄弟姐妹（已故）患有重型β-地中海贫血，其他兄弟姐妹未受到影响。B测序数据显示外显子（CD3 [T>C] 和 CD41/42 [-CTTT]）和内含子（IVS II-16 [G>C] 和 IVS II-666 [C>T]）变体的野生型和突变型色谱图。C从医院收集的临床数据。DHBB 基因结构示意图，其中在各自的位置上发现了四种已鉴定的变体
讨论
该患者来自印度北方邦西部，具有一个基因（β-珠蛋白）中四种不同突变的独特组合，同时具有典型的发育里程碑，尽管他的体重指数 (BMI) 较低（10-50 百分位数，-1.71Z 分数），脾肿大，并且每年需要 10-12 次常规输血。因此，根据玛希敦严重程度评分，该患者属于“重度”类别 [6]。
由于距离印度首都新德里很近，北方邦西部的地理位置十分特殊，因此这座城市被称为国家首都地区（NCR），吸引了来自印度各邦的不同种族和民族的人们。一项全国性的荟萃分析发现，52 种突变占所有 β 地中海贫血等位基因的 97.5%，其中最常见的是 IVS I-5 (G>C)（54.7%）。在 52 种突变中，IVS I-5 (G>C)、IVS I-1 (G>T)、619-bp del、CD41/42 (-TCTT) 和 CD 8/9 (+G) 占所有突变的 90% [7,8,9]。在我们的案例研究中，我们描述了一个病例，该病例具有 β-珠蛋白基因的四种不同突变（CD3 [T>C]、CD41/42 [-CTTT]、IVS II-16 [G>C] 和 IVS II-666 [C>T]）的不寻常组合（表 1、图 1）。
CD3 (T>C)，rs713040 是一种临床上良性的变异 (Clinvar)，其中密码子 CAC 由 CAT 变为氨基酸组氨酸，取代氨基酸组氨酸，但蛋白质序列没有变化 (表 1)。然而，在印度，这种变异是最少见的变异之一，尽管在奥迪沙邦和孟加拉国人群中也有报道 [10,11]。β-珠蛋白基因外显子 2 中的 CD41/42 (-CTTT) 突变 (rs80356821) 是一种四核苷酸缺失，可诱导移码并阻止 β-珠蛋白的发育，最早在患有 β0-地中海贫血的亚洲印度人中报道 [7]。临床致病性密码子 41/42 (-CTTT) 突变导致 HbA2 水平显著升高 (> 4.0) 和 MCV 和 MCH 水平降低 [4]。另外两种变异，IVS II-16 (G>C) 和 IVS II-666 (C>T)，被发现于该基因的内含子 2 区。此前，IVS II-16 (G>C) 和 IVS II-666 (C>T) 分别被 AvaII 和 SspI 识别 [12,13]。这两种变异在东印度、孟加拉国、沙特阿拉伯、埃及和巴勒斯坦的许多先前研究中均有报道 [11,12,14,15,16,17,18,19,20,21]。然而，这些多态性与基因表达无关，被认为是良性的。然而，当这些良性变异与 HbS 相关时，它们可能成为致病变异，并将 HbS 表型转变为输血依赖性 Hb S/β+-thal [22,23]。土耳其的另一份报告表明，IVS II-16 (G>C) 和 IVS II-74 (T>G) 是“可能致病”的多态性，因为具有这种多态性的患者表现出较低的 MCV 和 HbA 水平 [24]。因此，可以假设 IVS II-16 和 IVS II-666 变异可能通过影响 mRNA 剪接发挥调节作用，这取决于它们与外显子-内含子边界的接近程度，不应被视为无害。然而，更多的下一代/全基因组测序研究可能有助于克服这种模糊性，并评估这些变异的真正临床意义 [25]。此外，此类良性变异的遗传可能对追踪人类随时间的人口迁移具有重要意义 [26,27]。
本报告中，患儿为重型β地中海贫血，MCH和MCV水平低。HbA2> 3.0%，CD41/42（-CTTT）是唯一明显的致病变异，导致无效红细胞生成和溶血性贫血（Ithanet）。
结论
直接基因测序有助于检测未知和不寻常的基因突变。尽管所有四种变异（CD3 [T>C]、CD41/42 [-CTTT]、IVS II-16 [G>C] 和 IVS II-666 [C>T]）均已在多项研究中被发现，但这是第一项描述单个基因中四种不同变化的不常见组合（罕见的复合杂合条件）的研究。CD41/42（-CTTT）是唯一已确定的导致有害表型（β0）的致病突变。其他三种变异被认为是良性多态性，但一些报告表明 IVS II-16（G>C）可能是致病变异。自然选择研究还包括在人群队列中发现的大量突变。这些类型的变异（无害和危险）组合可能在人口迁移研究中发挥重要作用。因此，具有不寻常变异的人的家族史可能对人类迁移研究有用。
数据和材料的可用性
不适用。
缩写
中间序列
β血红蛋白
密码子
体重指数
胎儿血红蛋白
成人血红蛋白
平均红细胞体积
平均红细胞血红蛋白
全血细胞计数
参考
Cunningham MJ、Macklin EA、Neufeld EJ、Cohen AR，地中海贫血临床研究网络。北美重型β-地中海贫血的并发症”。血液。2004；104(1):34–9。https://doi.org/10.1182/blood-2003-09-3167。
文章CASPubMedGoogle Scholar
Weatherall DJ，Clegg JB。遗传性血红蛋白疾病：日益严重的全球健康问题。《世界卫生器官通报》。2001；79(8)：704-12。
CASPubMedPubMed CentralGoogle学术搜索
Angastiniotis M, Modell B. 血红蛋白疾病的全球流行病学。Ann N Y Acad Sci。1998；850（6 月）：251–69。https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1998.tb10482.x。
文章CASPubMedGoogle Scholar
Chauhan W、Afzal M、Zaka-Ur-Rab Z、Noorani MS。印度北方邦西部地区重度 β 地中海贫血患者出现新的移码突变，HBB:C.199_202delAAAG [密码子 66/67 (-AAAG)] 缺失

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