中国六大家庭中常染色体显性遗传性圆锥角膜致病新变异的鉴定与致病性分析：揭示表型多样性与分子机制

　　为解决圆锥角膜(KC)遗传机制不明及早期诊断困难的问题，研究人员针对六个中国常染色体显性遗传KC(adKC)家系开展全外显子测序(WES)研究，鉴定出ZNF469、KRT12、COL8A2、COL18A1、PMS2和DPP6基因的六个新变异，通过ACMG指南将其分类为可能致病/致病性变异，并发现COL8A2为核心的蛋白互作网络。该研究拓展了KC的遗传筛查候选基因，为早期诊断和干预提供了新依据。

　　

在眼科疾病领域，圆锥角膜(Keratoconus, KC)一直是个令人困惑的难题。这种双侧不对称的角膜疾病，会导致角膜逐渐变薄、产生不规则散光，进而造成视力下降，严重时甚至需要角膜移植。更棘手的是，KC通常在青少年时期悄悄起病，初期症状隐蔽，等发现时往往已进展到较严重的阶段。尽管我们知道遗传因素在KC发病中扮演重要角色，但具体的遗传机制仍像一团迷雾，很多患者找不到明确的遗传解释。这种认知空白，使得早期诊断和干预面临巨大挑战。

为了揭开KC的遗传谜团，中国的研究团队将目光投向了具有明显家族遗传特征的KC家系。他们推测，在这些家系中可能隐藏着关键的致病基因变异。通过深入探索这些遗传秘密，不仅能够丰富我们对KC发病机制的理解，还能为早期筛查和诊断提供新的分子标志物。近期，这项研究成果发表在《International Ophthalmology》上，为我们理解KC的遗传基础带来了新的曙光。

研究人员是如何开展这项研究的呢？他们首先招募了六个中国KC家系，使用Pentacam 3D眼前节分析系统和Corvis ST可视化角膜生物力学分析仪对先证者及其一级亲属(parents)进行了详细的角膜形态学和生物力学评估。接着，他们采用全外显子测序(WES)技术对先证者进行基因变异筛查，并通过Sanger测序在其他家系成员中验证发现的变异。对于拷贝数变异，他们使用定量PCR(qPCR)进行确认。最后，他们按照美国医学遗传学与基因组学学会(ACMG)制定的标准对变异进行致病性分类，并利用STRING数据库构建了蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络。

临床表型与遗传检测结果

通过对六个KC家系的详细临床评估，研究人员发现了有趣的现象：在四个家系中，携带相同基因变异的父母虽然也有角膜形态异常，但临床表现明显比先证者轻微。这种同一家系内表型严重程度的差异，表明这些KC家系存在表现度可变的不规则显性遗传特点。

具体来说，家系1中15岁男性先证者双眼角膜厚度仅354μm和350μm，角膜曲率高达56.4D/68.4D(右眼)和59.8D/69.1D(左眼)，属于完成期3级KC。而其35岁的父亲虽然携带相同变异，但角膜厚度相对较好(470μm和477μm)，仅部分指标处于可疑值范围。

类似的，家系2中22岁女性先证者左眼为完成期3级KC，而其46岁母亲仅为初发期KC；家系3中19岁男性先证者为初发期KC，其47岁母亲仅部分指标异常；家系4中13岁男性先证者右眼为完成期3级KC，其31岁父亲仅部分指标异常。

遗传变异的致病性分析

通过全外显子测序和后续验证，研究人员在六个家系中鉴定出了六个新的致病性变异：

在家系1中，发现了ZNF469基因的c.4384G>A(p.Asp1462Asn)杂合错义变异。该变异在东亚人群中的频率极低(0.00048)，多种生物信息学软件预测其具有有害效应，根据ACMG指南被归类为可能致病性变异。

在家系2中，发现了KRT12基因的c.1229T>G(p.Val410Gly)杂合错义变异。该变异在人群中的频率较低(0.00054)，生物信息学分析支持其有害性，被归类为可能致病性变异。

在家系3中，发现了COL8A2基因的c.505A>G(p.Ile169Val)杂合错义变异。该变异在gnomAD数据库中未见报道，多种预测工具支持其有害性，被归类为可能致病性变异。

在家系4中，发现了COL18A1基因的c.1159G>A(p.Gly387Arg)杂合错义变异。该变异在东亚人群中的频率为0.0021，生物信息学分析强烈支持其有害性，被归类为可能致病性变异。

在家系5中，发现了PMS2基因的c.1551_1572del(p.Ser517Argfs*71)杂合移码变异。这种变异会导致蛋白质翻译提前终止，造成功能丧失，被归类为致病性变异。

在家系6中，发现了DPP6基因的拷贝数变异chr7:g.153782360_153982491dup。这种重复变异可能通过剂量效应影响基因功能，被归类为致病性变异。

蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络分析

通过STRING数据库分析这些基因编码蛋白之间的相互作用，研究人员发现了一个以COL8A2为核心的紧密互作网络，涉及COL18A1、FN1(纤维连接蛋白1)、ZNF469和KRT12。DPP6、ZNF469和KRT12蛋白分别通过影响FN1和COL8A2蛋白参与KC的形成。而PMS2未发现与其他蛋白的直接相互作用，提示它可能通过其他途径影响KC的发病机制。

这一发现表明，角膜的结构稳定性可能依赖于这些蛋白之间的精细平衡。任何一方出现问题，都可能破坏角膜的正常结构和生物力学特性，最终导致KC的发生。

研究结论与意义

这项研究在中国六个adKC家系中鉴定了ZNF469、KRT12、COL8A2、COL18A1、PMS2和DPP6基因的六个新变异，扩展了KC的遗传筛查候选基因。研究发现这些家系存在表现度可变的不规则显性遗传特点，即携带相同变异的个体可能表现出不同程度的临床表型。

特别值得注意的是，PMS2和DPP6基因是首次被报道与角膜疾病相关，为KC的遗传机制研究开辟了新的方向。PMS2作为DNA错配修复基因，可能通过影响线粒体DNA稳定性参与KC发病；而DPP6作为钾离子通道调节亚基，在胚胎和成人视网膜色素上皮细胞中均有表达，可能通过影响角膜电生理特性参与KC形成。

从临床角度看，这项研究强调了遗传检测结合临床数据分析在KC早期诊断中的价值。对于KC先证者的一级亲属，即使临床表现轻微，也可能携带致病变异并存在亚临床角膜改变。早期识别这些个体，可以为及时干预和随访提供机会，防止疾病进展到晚期阶段。

总之，这项研究不仅丰富了我们对KC遗传基础的理解，也为开发新的诊断和治疗策略提供了重要线索。随着更多KC相关基因的发现和功能验证，未来我们有望建立更完善的KC遗传筛查体系，实现早期诊断和个性化治疗，最终减轻这一疾病对患者视力和生活质量的影响。