世和学术 | 全外显子组测序揭示李-佛美尼样综合征新型致病突变

导语

Li-Fraumeni综合征（李-佛美尼综合征，LFS）和Li-Fraumeni-like综合征（李-佛美尼样综合征，LFL）是常染色体显性遗传性疾病，发病率低但致死率极高。LFS/LFL的发生与特定基因的突变有明确关联性，其中 TP53 基因是最常见的 LFS/LFL 相关基因。此外，亦有研究证明 CHEK2 和 POT1 等基因种系致病突变与 LFS/LFL 发生相关。然而，受限于该综合征极低的发病率和高度异质性，因此除了 TP53、CHEK2 等基因以外，LFS/LFL相关致病基因尚有待进一步探索。

近日，温州医科大学附属第一医院呼吸与危重症医学科李玉苹教授团队与世和基因合作，基于全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES），对一个肉瘤和肺癌高度聚集的LFL家系潜在种系致病突变进行分析，发现POT1 p.P35L突变可能是LFL家系潜在致病基因，随后研究人员通过蛋白三维预测模型证实了该突变的致病性^[1]。相关成果发表于Frontiers in Oncology（IF=5.738）。

正文

1、遗传咨询确认LFL综合征家系

一名61岁女性患者（II4）入院诊断为肺腺癌，详细的临床咨询显示其家族三代亲属中存在多例原发性肿瘤患者：癌种类型主要集中于肉瘤和非小细胞肺癌，且有一例罕见的早发性心脏血管肉瘤患者，多数患者发病年龄较轻，并存在多种癌种先后发病倾向（图1）。综合考虑患者家族史、肿瘤类型和发病年龄，临床确认该家系符合LFL综合征分类标准。

图1. 本研究中LFL家系遗传图谱

2、 POT1 p.P35L被鉴定为李-佛美尼样综合征潜在致病基因

为了确认该LFL家系致病基因，更好地辅助其家族成员进行健康管理和肿瘤治疗，研究对六位肿瘤患者（II4/8/10/12 and III6/8）和七位未罹患肿瘤的家族成员（II2/6 and III1/3/4/5/7）的白细胞样本（III8因早逝仅提供组织样本）进行全外显子组测序，经生物信息学分析获得种系突变，并参考突变在多个数据库（包括gnomAD_exome东亚人群）中的发生频率进行初步过滤。研究人员首先核对了该家系成员是否携带 TP53、CHEK2  等经典 LFS/LFL 致病突变，然而并未在任何成员中检出。接着，研究人员对既往 LFS/LFL 和肉瘤相关遗传风险文献进行了回顾，并将致病基因的搜索范围缩小至98个可能与该家系相关癌症发生风险相关的基因（表1）。

表1. LFS/LFL和肉瘤相关潜在致病基因

通过对98个相关基因的对比核实，研究人员发现该家系所有确诊肿瘤患者都携带了端粒保护基因POT1 p.P35L的种系突变，而未罹患肿瘤的成员白细胞样本皆未检测到该突变。既往报道显示，POT1 种系和体系突变是一系列家族性肿瘤的发病基础，涉及到肉瘤、胶质瘤、黑色素瘤、结直肠癌和慢性淋巴细胞白血病等^[2]（图2A）。然而，该家系肿瘤患者携带的POT1 p.P35L突变尚未有文献或现有数据库报道，根据美国医学遗传学学会（ACMG）的分级标准，该突变具有中度致病性证据（PM2证据）。POT1 在染色体中定位于7q31，参与shelterin复合体的形成，起到保护端粒的作用。本研究中的p.P35残基位于寡核苷酸/寡糖结合（OB）折叠结构域，不仅能直接结合端粒（图2A），且在不同直系同源物的氨基酸序列中表现出极强的保守性（图2B）。更为重要的是，蛋白电子结构预测模型显示第35号氨基酸从脯氨酸转化为亮氨酸会导致蛋白构象的变化从而影响端粒结合（图2C）。以上证据都支持POT1 p.P35L可能是该LFL家系潜在致病基因。

图2. 与LFL相关的POT1变体功能预测

结语

本研究中新发现的POT1 p.P35L潜在致病突变，不仅丰富了临床对于LFS/LFL家系的分子遗传学认识，更提示针对疑似LFS/LFL家系进行不限于TP53、CHEK2 的全面分子筛查至关重要。通过遗传咨询联合分子检测辅助判断是否罹患LFS/LFL，可使受检者提前做好体检、手术切除等预防性措施，做到早发现、早预防和早治疗。虽然LFL等罕见病发病率低，但这些病人的救治同样值得我们关注，NGS技术可以从分子层面全景解析基因组特征，为遗传病、罕见病诊疗，乃至新药研发提供了新的方向和思路。