COL1A2基因多态性的研究进展

COL1A2基因是位于常染色体上的一种编码人类 I型胶原的基因。这种基因具有大量的突变位点而且常染色体突变位点能够稳定地传递 ,因而利用这种多态性来进行人类学研究是非常有意义的。本文主要就 COL 1A

COL1A2基因剪接突变所致成骨不全1例分析

成骨不全症(Osteogenesis imperfecta,OI)或称为脆骨病,是常见的单基因突变所致的遗传性骨病,遗传方式呈常染色体显性遗传(Autosomal dominant,AD)和常染色体隐性遗传(Autosomal recessive,AR),以AD多见,但也有不少散发病例的报道。临床上以骨量低下、骨骼脆性增加而反复发生骨折、骨骼畸形为主要特征,可伴有蓝巩膜、牙本质发育不良、听力障碍、皮肤及韧带松弛等骨骼外表现。主要涉及的致病基因是骨基质Ⅰ型胶原蛋白编码基因及其代谢相关基因[1-2]。

成骨不全胎儿2例的COL1A1与COL1A2基因变异分析

目的探讨2例成骨不全症(OI)胎儿的临床表型及遗传学特征,明确致病原因。方法收集分别在2021年6月11日和2021年10月16日就诊于潍坊医学院附属医院的2例中孕期超声诊断疑似OI胎儿的临床资料信息。采集孕妇羊水及胎儿父母、亲属外周血样品提取基因组DNA,对2例胎儿进行全外显子组测序(WES),对候选变异进行Sanger家系验证。针对可能影响pre-mRNA剪接的变异,利用minigene体外分析变异位点附近外显子的剪接方式,对变异的致病性进行判定。结果胎儿1在胎龄17^(+6)周超声显示双侧肱骨和股骨发育落后2周余,四肢长骨多发骨折、成角畸形。胎儿2在胎龄23周超声显示双侧肱骨和股骨发育分别落后1+周和4周,双侧股骨和胫腓骨弯曲。WES结果显示胎儿1的COL1A1基因第49外显子存在c.3949_3950insGGCATGT(p.N1317Rfs*114)杂合变异,该变异导致翻译提前终止,胎儿父母外周血中未检出该变异。根据美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)变异评级指南,c.3949_3950insGGCATGT变异评级为致病性变异(PVS1+PS2+PM2_Supporting)。胎儿2的COL1A2基因第26内含子中存在父源的c.1557+3A>G杂合变异,剪接报告基因分析提示该变异使COL1A2基因pre-mRNA第26外显子发生跳跃,导致mRNA转录本第1504~1557位编码序列整码缺失及其编码蛋白第502~519位氨基酸缺失,根据ACMG变异评级指南,c.1557+3A>G杂合变异评级为致病性变异(PS3+PM1+PM2_Supporting+PP3+PP5)。结论COL1A1基因c.3949_3950insGGCATGT变异、COL1A2基因c.1557+3A>G变异分别可能为2例OI胎儿的遗传学原因。COL1A1基因c.3949_3950insGGCATGT的发现丰富了成骨不全致病基因变异谱。

四个成骨不全家系COL1A1及COL1A2基因的突变分析

目的分析4个成骨不全家系致病基因COL1A1、COL1A2基因致病突变位点，为家系遗传咨询和产前诊断提供依据。方法应用二代测序对4个成骨不全家系的先证者COL1A1、COL1A2基因编码区进行外显子检测，获得变异序列后，针对所检出变异序列经PCR扩增后进行Sanger双向测序，对4个成骨不全家系中4例先证者及其家系成员和200名正常个体的COL1A1、COL1A2基因序列进行变异验证分析，确定致病突变后，对1个家系中的高危胎儿进行产前诊断。结果家系1和2先证者分别携带COL1A1基因C．760G〉A（P．Gly254Arg）、C．608G〉T（P．Gly203Val）杂合突变，父母均未携带该突变；家系3先证者和先证者女儿均携带COL1A1基因c．299-1G〉C杂合突变，先证者妻子未携带该突变；产前诊断结果显示家系3胎儿未携带与先证者相同的突变，与B超影像结果一致。家系4先证者携带C0L1A2基因c．1990G〉C（p．Gly664Arg）杂合突变，父母均未携带该突变；200名正常个体未检测到上述突变。其中COL1A1基因C．299-1G〉C和COLJA2基因C．1990G〉C（p．Gly664Arg）突变为未报道过的新突变。结论COL1A1、COL1A2基因突变是这4个成骨不全家系的致病原因，本研究结果丰富了COL1A1、COL1A2基因突变谱，为家系的遗传咨询和产前诊断提供了依据。

COL1A2新突变致胎儿严重成骨不全症1例报告并表型基因型关联性文献复习

目的总结1例COL1A2新突变致胎儿严重成骨不全症（OI）的临床特征及基因突变的特点,为胎儿产前咨询提供依据。方法对产检B超检查示OI可能的胎儿流产组织抽提DNA进行基因型分析,自行设计COL1A1和COL1A2所有外显子及剪接区域的引物。利用Sanger测序法对胎儿行COL1A1和COL1A2基因外显子及剪接区域的测序分析并行父母验证。依据人类基因突变数据库（HGMD）专业版,对COL1A2突变所致疾病临床表型行文献复习。结果胎儿的COL1A1和COL1A2基因均检测出变异位点。COL1A2基因检测到杂合突变（c.3142G〉T,p.Glu1048Cys）在寡核苷酸多态性数据库、HGMD及Ⅰ型胶原蛋白突变数据库均未见报道,结合胎儿父母验证为新发突变,对比公共数据库及在线预测软件预测该突变类型为致病突变。在HGMD专业版中搜索COL1A2,共检索到387个COL1A2致病突变,与21种疾病及其亚型相关。92%的突变引起OI或其亚型,还可引起Ehlers-Danlos综合征或其亚型。结合COL1A2突变所致疾病临床表型行文献复习,本文报告胎儿符合Ⅱ型OI。结论产前通过超声影像结合基因分型诊断胎儿为COL1A2基因新发突变（c.3142G〉T,p.Glu1048Cys）所致Ⅱ型OI;COL1A2基因编码蛋白长链双螺旋的400~480氨基酸及MLBR 3区域中甘氨酸被天冬氨酸或谷氨酸替代,多导致严重表型的OI;本文为产前准确预测胎儿结局、指导临床决策提供依据。

COL3A1、COL1A2基因与颅内动脉瘤

颅内动脉瘤的形成、发展和破裂是遗传和环境因素相互作用的结果,对于绝大部分颅内动脉瘤患者而言,其遗传方式可能是非经典的孟德尔遗传。一些研究表明,编码动脉壁主要细胞外基质蛋白的COL3A1和COL1A2基因与颅内动脉瘤存在密切联系。

COL1A1/COL1A2基因突变分析与成骨不全的产前基因诊断

目的对有成骨不全(Osteogenesis Imperfecta,OI)孕史的患者,进行系统B超及COL1A1/COL1A2基因检测,希望建立OI患儿产前诊断方案,为OI患儿进行产前诊断提供技术保障。方法对于有OI孕史的孕妇,进行系统B超监测;根据胎儿股骨、长骨的超声影像学表现,初诊为成骨不全。抽取羊水,采用直接测序法对羊水DNA的COL1A1和COL1A2基因全编码外显子及启动子区域进行突变位点检测。检出的新突变,对孕妇夫妇及家系其他成员直接测序证实。产前诊断标本均需做母血污染鉴定。结果胎儿超声影像学表现为股骨短小,胫腓骨弯曲成角,颅骨变薄且发现多处骨折,考虑OI。STR法鉴定,羊水无母血污染。DNA序列分析结果显示COL1A1基因鉴定出19个SNP位点,没有鉴定出突变位点;COL1A2基因鉴定出13个SNP位点及第36外显子的第2180位置碱基发生错义突变位点(c.2180G>A,p.Gly727Asp)。孕妇在COL1A2基因的第36外显子亦存在错义突变位点(c.2180G>A,p.Gly727Asp),但其临床特征不一致。其他成员均未检测到Gly727Asp突变。结论有OI孕史的孕妇,采取B超和COL1A1/COL1A2基因诊断技术,可以快速、有效对高危胎儿做出确诊,为预防患病胎儿出生提供技术保障。

COL1A2基因生殖腺嵌合变异的分析

目的对1例亲代表型正常但反复妊娠骨骼发育异常胎儿(可疑成骨不全)的家系进行遗传学分析,探讨胎儿的发病原因。方法对胎儿标本及亲代DNA进行全外显子组测序(whole exome sequencing,WES),针对WES检测到的阳性位点进行Sanger测序验证。采集提取丈夫精液与单精子DNA,对致病位点进行PCR扩增并Sanger测序。结果WES检测到胎儿COL1A2基因c.1378G>A(p.G460S)杂合变异,为致病变异,夫妻双方外周血DNA均未检测到该变异。精液DNA检测到该位点野生型与变异型序列,在15个精子中有4个检测到该位点变异。结论为1例骨骼发育异常的胎儿明确了成骨不全的遗传学诊断。亲代的生殖腺嵌合是该家系反复妊娠骨骼发育异常胎儿的原因。在临床遗传咨询过程中,对于表型和和基因型均正常但反复生育或妊娠相同异常表型后代的案例,需要考虑到生殖腺嵌合的可能原因。

COL4A1/A2基因变异与出血性脑血管病及梗死后出血转化研究进展

4型胶原作为基底膜的重要组成部分,与脑出血过程中血脑屏障的破坏相关,是许多出血性脑血管病动物实验中血脑屏障破坏的观测指标之一。随着基因测序及分析技术的发展,借助全基因组关联分析等策略的临床研究发现,COL4A1/A2基因的变异不仅与一些单基因遗传综合征相关,也与散发性出血性脑血管病相关。研究COL4A1/A2变异与脑出血、蛛网膜下腔出血、梗死后出血转化为代表的散发性出血性脑血管病相关性,对于出血性脑血管病的发病机制、高危人群筛查、早期干预、治疗新思路是有益的。

成骨不全症患者COL1A1/2致病突变谱和基因诊断研究

目的 在成骨不全症（OI）患者中鉴定Ⅰ型胶原基因（COL1A1和COL1A2）致病突变,构建中国人OI致病基因突变谱,并在此基础上完成OI高危胎儿的产前基因诊断.方法 应用酚/氯仿法提取先证者及家系成员外周血基因组DNA,联合应用聚合酶链反应（PCR）-Sanger DNA测序和靶向高通量测序技术对200例OI先证者进行COL1A1/2编码区及外显子/内含子衔接区的DNA序列分析;采用PCR-高分辨熔解曲线（HRM）技术对先证者及其家系成员进行突变验证;通过PCR-测序对散发病例的父母样本进行突变检测,进而确定突变来源;联合应用PCR-测序和微卫星标记等位基因分析的方法进行胎儿产前基因诊断.结果 在158例先证者中,发现COL1A1/2基因致病突变125种,包含COL1A1突变74种（91例）,COL1A2突变51种（67例）,阳性检出率79％ （158/200）;发现新突变63种,包括33种COL1A1突变和30种COL1A2突变.在上述125种COL1A1/2基因突变中,13种突变分别在2例以上先证者中重复出现（其中6种突变重复出现4次以上）,合计检出46次,检出率为29.11％ （46/158）;完成产前基因诊断74例,其中包括患儿40例,正常胎儿34例.结论 建立基于Sanger DNA测序、靶向高通量测序和PCR-高分辨熔解曲线分析技术的OI基因诊断平台.在中国人群中,构建了OI相关COL1A1/2基因致病突变谱,并在此基础上完成大样本OI患者和高危胎儿的基因诊断.

成骨不全Ⅰ型致病基因COL1A1和COL1A2的电子克隆及结构分析

目的 揭示成骨不全Ⅰ型的分子遗传学发生机制.方法 分别选取致病基因COL1A1和COL1A2的一个EST片段作为种子,以NCBI中的EST数据库作为目标参考序列,用电子克隆的方法分别克隆两个基因,并对其编码的两种蛋白亚基的理化性质、氨基酸组成、二级和三级结构进行分析.结果 两种亚基虽然共同构成人Ⅰ型胶原蛋白,但两者之间相对分子量大小、等电点差别及氨基酸组成等差别较大;两者的相同点均包含信号肽序列,都带正电荷,都属于亲水性蛋白.结论 通过电子克隆得到的序列与实际序列之间存在误差,只能作为先期分析预测的参考,但是这种技术手段为具有高度遗传异质性的COL1A1和COL1A2基因致病机理的探索研究及疾病防患奠定了基础.

成骨不全症家系C0L1A1／2基因的大片段缺失突变分析

目的在成骨不全症（osteogenesisimperfecta，OI）家系中进行COLlAl／e基因内大片段缺失突变的鉴定。方法应用多重连接探针扩增（multiplexligation-dependentprobeamplification，MLPA）方法对46例PCR-测序未见COLIAl／e基因突变的0I患者进行COL1A1／2基因大片段缺失突变检测，进一步应用荧光定量PCR或Gap—PCR-测序法对MLPA方法检测到的缺失突变进行验证。结果通过MLPA分析，在46例0I患者中检测到2例杂合性大片段缺失突变，先证者A为整个COL1A1基因的杂合缺失，先证者B为COL1A2基因第20外显子的杂合缺失；荧光定量PCR结果证实先证者A携带整个COLIAl基因的杂合缺失突变；Gap—PCR、DNA测序和凝胶电泳分析结果证实先证者B存在COLl4e基因内第17～23外显子的杂合缺失，断裂点区域有一个来自于5号染色体、长度637bp的DNA插入片段；先证者B家系成员突变验证显示其母亲为同一突变的杂合子。结论在中国人0I患者中发现了COL1A1和COL1A2基因的大片段缺失突变。本研究结果丰富了中国人群I型胶原相关OI致病基因突变谱，也为患病家系的产前基因诊断奠定了基础。

成骨不全合并脑动脉粥样硬化-家系报告

目的分析1例IV型成骨不全(osteogenesis imperfecta,OI)且伴有全身多处动脉粥样硬化家系的临床表型并明确其致病基因,文献复习成骨不全症和动脉粥样硬化的关系。方法收集先证者的临床资料,对患者的血标本进行全外显子组测序,并对患者的几个患病家属和健康家属的唾液标本进行sanger验证。结果先证者因发作晕厥,体检发现驼背和O型腿,既往有双腿反复脆性骨折的病史,颈胸腰椎正侧位X片提示有侧弯和前凸畸形,骨密度检测提示骨量减少,因其亲属也有易骨折的病史,呈常染色体显性遗传模式(AD),考虑可能为“IV型成骨不全症”。影像学检查提示全身多处血管动脉粥样硬化,右冠状动脉起始部稍细小。经全外显子组测序,在与患者临床表型相关的COL1A2基因(AD)检出了致病的杂合变异c.3159+2 T>A,家系验证呈家系共分离。携带该致病基因的家族成员的骨骼病情严重程度存在明显轻重差异。经文献复习,成骨不全症通过多种途径因素和动脉粥样硬化有一定的联系。结论本家系为COL1A2基因杂合变异(c.3159+2 T>A)导致的成骨不全症,这是新报告的位点。成骨不全症与早发动脉粥样硬化有一定的关系,更要积极预防动脉粥样硬化。另外,颈椎骨骼异常容易导致椎基底动脉供血不足。

成骨不全4个家系基因突变检测及表型与基因型的关系

目的对国内4个成骨不全(OI)家系进行临床调查分析和基因突变检测,探讨中国人群OI基因型与表型的关系。方法分别对4例来自不同家系的OI先证者进行体格检查及家系调查,收集临床资料及血液标本,绘制家系图谱,确定各家系成员患病个体的临床诊断分型。提取其血液标本基因组DNA,应用PCR扩增及DNA直接测序法对4例先证者Ⅰ型胶原基因进行基因突变检测,并应用生物信息学软件对测序结果与Genbank标准序列进行对比;根据先证者检测结果,分别对各家系成员进行COL1A1/COL1A2基因突变检测和分析。结果在先证者1及家系患病个体中检测到COL1A1基因第36外显子c.2473位点G>A突变,在先证者2COL1A1基因上第26内含子剪切位点处c.1821+1G>A突变,在先证者4及家系患病个体中检测到COL1A1基因第9内含子剪切位点处c.697-2A>T突变,先证者3及4个家系非患病成员均未检测到COL1A1/COL1A2基因突变。结论COL1A1基因突变是引起中国人群OI的原因之一,但还可能有其他的基因突变存在,临床表型不仅与基因型有关,还可能受遗传背景、环境及其他因素的影响。

儿童钙代谢相关激素与Ⅰ型胶原及骨钙素基因多态性关系的分析

目的探讨Ⅰ型胶原及骨钙素基因多态性与儿童钙代谢相关激素之间的关系。方法以河南省某地8～12岁中国汉族健康儿童作为研究对象,采用放免法测定血清骨钙素(OC)和降钙素(CT);采用PCR-RFLP技术检测COL1A2 PvuⅡ、RsaⅠ和OC HindⅢ基因多态性。结果携带RR基因型的儿童血清Ca和CT浓度均值分别为2.75mmol/L和206.42ng/ml,均高于rr基因型儿童的2.36mmol/L和170.15ng/ml(分别P<0.05)。血清OC浓度在COL1A2 RsaⅠ各基因型未见差异(P>0.05),也未发现COL1A2 PvuⅡ及OC HindⅢ基因型与儿童血清Ca、CT及OC浓度相关。结论 COL1A2 RsaⅠ多态性可能对儿童血清钙及降钙素水平产生影响。

六个成骨不全家系的临床表型分析及基因变异检测

目的分析6个成骨不全家系的临床表型并明确其致病变异,为遗传咨询及产前诊断提供依据。方法收集6个家系的临床资料以及外周血或引产组织样本,应用二代测序(next generation sequencing,NGS)技术对先证者的全部基因进行检测,用PCR反应扩增检出的变异位点,之后进行Sanger测序。在6个家系的所有成员以及100名健康对照中对检测到的变异位点进行验证。结果家系1的先证者及其女儿携带COL1A1基因c.1976G>C杂合变异,家系2~6的先证者分别携带COL1A2基因c.2224G>A、COL1A1基因c.2533G>A、COL1A2基因c.2845G>A、COL1A1基因c.2532_2540delCGGACCCGC以及COL1A2基因c.1847G>A杂合变异。先证者的双亲均未携带相应变异,在100名健康对照中均未检测到上述变异。结论6个成骨不全家系的致病原因可能均为COL1A1/2基因的变异。新发现的变异丰富了成骨不全症的表现型-基因型数据库,并为这些家系的遗传咨询及产前诊断提供了依据。

成骨发育不全家系遗传学分析及植入前遗传学诊断研究

目的探讨植入前遗传学诊断在成骨发育不全出生缺陷预防中的应用价值。方法针对2015年5月在安徽医科大学第一附属医院妇产科生殖医学中心就诊的1例成骨发育不全家系行外显子捕获测序筛查突变位点,并通过一代测序验证COL1A2基因突变。选择COL1A2基因上下游1 Mb区域42个单核苷酸多态性高频突变位点及基因编码区作为目标区域,构建患者夫妇的单体型。结合连锁分析及直接测序,完成植入前遗传学诊断。结果患者存在COL1A2基因c.982G>T(p.Gly328Cys)的致病性突变,受累引产胎儿遗传了母亲的致病性突变。经植入前遗传学诊断,患者夫妇的9个囊胚中6个正常,3个受累。选择发育良好且遗传学正常的胚胎植入母体子宫后,足月分娩一健康婴儿。结论该研究是中国COL1A2基因突变植入前遗传学诊断的首例报道。结合选择性遗传标记连锁分析和突变位点直接测序进行植入前遗传学诊断,是单基因遗传病出生缺陷的有效预防手段。