【佳學基因檢測】聽力喪失基因檢測：耳聾的基因檢測

影響聽力的基因突變

人類聽覺系統(tǒng)的發(fā)育和維持需要多種不同的信號傳導途徑。正常聽力使得我們能夠在20到20,000赫茲的頻率范圍內檢測到輕聲音，更重要的是能夠感知250到6,000赫茲的人聲頻帶。聽力喪失是常見的臨床異質性疾病，可以由環(huán)境因素如大聲音、感染和耳毒性藥物引起。此外，已有數百種基因變體被報告能夠干擾聽覺所需的過程。盡管全外顯子測序技術的出現，許多遺傳性耳聾患者尚未進行基因診斷，非編碼調節(jié)變體和其他聽覺必需基因的變異仍在通過基因技術不斷被發(fā)現。聽力基因解碼詳細討論了編碼配體或其受體的耳聾致病變體中的一些內容。本綜述重點關注三對生長因子-受體配對：EDN3/EDNRB、HGF/MET和JAG/NOTCH，這些對于正常聽力至關重要。聽力基因檢測還提出了對未解決問題、未來挑戰(zhàn)以及由分子遺傳學和機制研究中關于這些原因導致的耳聾的治療潛力的展望。

聽力障礙在老年人中普遍存在，在每500至2000名兒童中也有1名兒童患有聽力障礙。聽力障礙通常源于內耳中復雜、精細的結構或復雜的信號通路的功能障礙。聽力損失可能是傳導性的、感音神經性的或混合性的，這取決于缺陷是位于中耳、內耳還是兩者兼有。內耳的復雜結構是從后腦旁邊的耳基板發(fā)育而來的，它內陷形成耳囊。然后，這個充滿液體的囊狀結構經歷器官發(fā)生，產生前庭和耳蝸神經節(jié)的神經元以及膜迷路的非感覺性和感覺性上皮。在成熟的耳蝸中，有三排聲音放大的外毛細胞（OHCs）和一排負責聲音機械化學轉導的內毛細胞（IHCs）。毛細胞的頂端由F-肌動蛋白填充的立體纖毛覆蓋。

許多編碼生長因子、受體、共受體、適配器和效應器的基因中已經鑒定出許多致病變異，這些變異與人類聽力損失相關。例如，LGR5和BDNF等受體和配體的變異在人類中尚未被報道導致聽力損失，但在聽覺系統(tǒng)發(fā)育中起著重要作用。而如P2XR28等配體門控離子通道受體也被基因解碼基因檢測納入到分析中。聽力基因檢測關注的是與人類耳聾相關的基因變異。然而，對于導致耳聾的基因變異的致病性證據的信心有所不同。ClinGen聽力損失基因篩查專家小組得出結論，一些變異可能不是真正的致病變異，而是在個別家庭中與耳聾的偶然共同發(fā)生。對于耳聾中報道的MYO1A、MYO1C、MYO1F和TSPEAR變異，似乎屬于這種情況。

聽力基因解碼基因檢測大幅度擴展基因檢測范圍

耳朵的形態(tài)發(fā)生、細胞命運和軸向形成是由信號分子的協同作用引導和建立的,包括視黃酸、sonic hedgehog (SHH)、多種Wingless相關整合位點(WNT)蛋白、成纖維生長因子(FGF)和骨morfogenic蛋白(BMP)。發(fā)育耳朵所需的生長因子和細胞因子主要是蛋白質和類固醇,較少是脂質。一個罕見的脂質信使例子是sphingosine-1-phosphate (S1P)或溶血磷脂,一種結合內耳S1PR2受體的sphingolipid,對于人類和小鼠的聽力是必需的。除了上述參與聽力的經典信號分子,NLRP3是炎癥體復合物的一部分,其變異會導致細胞因子白細胞介素(IL)-1β過度產生,從而導致聽力損失。

通過NOTCH途徑介導的旁分泌信號建立了感覺上皮,包括毛細胞和支持細胞。在人類中,WNT19和BMP20家族成員是發(fā)育聽覺系統(tǒng)所必需的。WNT3、WNT4、WNT5A、WNT7A、BMP1、BMP2、BMP4和BMP7(OMIM#165330, 603490, 164975, 601570, 112264 112262, 112261, 112267)的變異會導致耳朵位置過低或外耳畸形,如耳朵突出或向后旋轉,以及外耳道狹小。在少數人中,BMP2、BMP4、BMP7和GDF6(BMP類配體)的罕見變異與綜合征性耳聾或經手術證實的耳硬化癥有關。NOG 編碼的 Noggin 變體通過阻斷同源受體的配體結合位點來抑制 BMP 信號傳導，也會導致人類聽力喪失。盡管 WNT 變體只會導致人類外耳畸形，但其卷曲受體的靶向缺失會導致小鼠聽力喪失，并且是人類不明原因耳聾的候選基因。Norrin是由NDP基因編碼的蛋白質,與WNT是不同的分子,但也是frizzled受體FZ4的配體。在人類中,NDP的變異與X-連鎖隱性的Norrie病相關,Norrie病的特征是兒童起病的失明和各種成年起病的神經系統(tǒng)癥狀。28約30%至40%攜帶NDP變異的個體會出現逐漸加重的聽力閾值升高。

生長因子FGF3、FGF10、HGF、IGF1、JAG1、KITLG和TGFB1對于人類聽力的發(fā)育或維持是必需的(表1,表2)。FGF3的純合子功能缺失變異會導致耳部異常,包括蝸旋缺如和小耳,伴隨先天性感音神經性耳聾。29在小鼠中,FGF10對于內耳非感覺上皮的發(fā)育是必需的。30小鼠Fgf3和Fgf10雙純合子敲除株具有很小的耳囊,表現出比任何一個基因單純合子突變株更嚴重的表型。攜帶FGF10顯性致病等位基因的個體會表現出LADD綜合征,以牙齒和遠端肢體節(jié)異常為特征,但只有50%的病例伴有混合性聽力損失。32與耳聾相關的顯性和隱性等位基因可能存在滲透率降低和可變的表現程度,這可能是由于遺傳背景中的修飾因素所致,這一假說得到了小鼠觀察結果的有力支持。一些基因的變異會導致綜合征,其中耳聾不是一個常見的癥狀,包括DVL1、DVL3、FGFR1、KIT、MAP3K7和NDP。由這些基因變異導致的綜合征中,耳聾滲透率降低的遺傳、環(huán)境或隨機因素有待進一步發(fā)現。

聽力損失基因檢測提如何做的？

佳學基因檢測分享了一個陜西家庭中有三代病人的情況,擴展了之前報告的家系中的2個樣本(II-3和III-1)。該家系共包括4例聽力損失患者(II-1、II-2、II-3和III-1)。在這4例患者中,基因解碼基因檢測已經確定了兩個受影響的同胞(II-1和II-2)的基因突變原因,即MYO15A基因的c.8375 T>C (p.Val2792Ala)和c.5964+3G>A變異,他們的聽力損失為先天性、雙側、重度至極重度、感音神經性。對于II-3(II-2的妻子),她的聽力損失為后天性、發(fā)病晚期(8歲)、感音神經性并且逐漸加重。對于III-1,他的聽力損失為先天性、雙側、重度至極重度、感音神經性。兩名新確診的受影響個體(II-3和III-1)的聽力圖如圖1B所示。II-3的發(fā)病年齡與其他三例患者不同,與已報告的DFNB3表型不一致。在所有患病個體中,大運動發(fā)育并未顯著延遲。所有參與者的體格評估均無全身性疾病或發(fā)育異常的癥狀。對II-3和III-1進行的顳骨高分辨CT檢查未發(fā)現任何異常,排除了中耳和內耳異常。

其他的基因的變異根據它們在已知SNP數據庫中的頻率/存在情況、先前與疾病的關聯、預測的功能影響、核苷酸/氨基酸的保守性以及潛在的有害生化效應進行了手動過濾。分析發(fā)現III-1攜帶復合雜合MYO15A變異c.5531+1G>C和c.8375 T>C (p.Val2792Ala)。在其他已知的耳聾基因中沒有發(fā)現其他潛在變異。使用Sanger測序確認了這兩個發(fā)現的變異,并通過親代測序予以驗證(圖1C)。該男孩從母親(II-3)那里遺傳了MYO15A雜合c.5531+1G>C變異,從父親(II-2)那里遺傳了c.8375 T>C (p.Val2792Ala)變異。根據常染色體顯性或隱性遺傳模式,在II-3中沒有發(fā)現其他耳聾基因的新發(fā)或復合雜合變異,因為沒有母系家族史中的聽力損失。c.5531+1G>C變異位于5'剪接供體序列的內含子區(qū)域,由G到A的替代引起(表1,圖2)。使用了CADD PHREAD、varSEAK和SpliceAI等多種軟件來評估c.5531+1G>C變異對剪接位點的影響。每一種分析都預測該替代將導致供體位點的丟失,導致剪接發(fā)生改變。根據ACMG/AMP指南,該變異被歸類為致病性(PVS1+PM2+PM3+PP1+PP3)。