【佳学基因检测】听力丧失基因检测：耳聋的基因检测

影响听力的基因突变

人类听觉系统的发育和维持需要多种不同的信号传导途径。正常听力使得我们能够在20到20,000赫兹的频率范围内检测到轻声音，更重要的是能够感知250到6,000赫兹的人声频带。听力丧失是常见的临床异质性疾病，可以由环境因素如大声音、感染和耳毒性药物引起。此外，已有数百种基因变体被报告能够干扰听觉所需的过程。尽管全外显子测序技术的出现，许多遗传性耳聋患者尚未进行基因诊断，非编码调节变体和其他听觉必需基因的变异仍在通过基因技术不断被发现。听力基因解码详细讨论了编码配体或其受体的耳聋致病变体中的一些内容。本综述重点关注三对生长因子-受体配对：EDN3/EDNRB、HGF/MET和JAG/NOTCH，这些对于正常听力至关重要。听力基因检测还提出了对未解决问题、未来挑战以及由分子遗传学和机制研究中关于这些原因导致的耳聋的治疗潜力的展望。

听力障碍在老年人中普遍存在，在每500至2000名儿童中也有1名儿童患有听力障碍。听力障碍通常源于内耳中复杂、精细的结构或复杂的信号通路的功能障碍。听力损失可能是传导性的、感音神经性的或混合性的，这取决于缺陷是位于中耳、内耳还是两者兼有。内耳的复杂结构是从后脑旁边的耳基板发育而来的，它内陷形成耳囊。然后，这个充满液体的囊状结构经历器官发生，产生前庭和耳蜗神经节的神经元以及膜迷路的非感觉性和感觉性上皮。在成熟的耳蜗中，有三排声音放大的外毛细胞（OHCs）和一排负责声音机械化学转导的内毛细胞（IHCs）。毛细胞的顶端由F-肌动蛋白填充的立体纤毛覆盖。

许多编码生长因子、受体、共受体、适配器和效应器的基因中已经鉴定出许多致病变异，这些变异与人类听力损失相关。例如，LGR5和BDNF等受体和配体的变异在人类中尚未被报道导致听力损失，但在听觉系统发育中起着重要作用。而如P2XR28等配体门控离子通道受体也被基因解码基因检测纳入到分析中。听力基因检测关注的是与人类耳聋相关的基因变异。然而，对于导致耳聋的基因变异的致病性证据的信心有所不同。ClinGen听力损失基因筛查专家小组得出结论，一些变异可能不是真正的致病变异，而是在个别家庭中与耳聋的偶然共同发生。对于耳聋中报道的MYO1A、MYO1C、MYO1F和TSPEAR变异，似乎属于这种情况。

听力基因解码基因检测大幅度扩展基因检测范围

耳朵的形态发生、细胞命运和轴向形成是由信号分子的协同作用引导和建立的,包括视黄酸、sonic hedgehog (SHH)、多种Wingless相关整合位点(WNT)蛋白、成纤维生长因子(FGF)和骨morfogenic蛋白(BMP)。发育耳朵所需的生长因子和细胞因子主要是蛋白质和类固醇,较少是脂质。一个罕见的脂质信使例子是sphingosine-1-phosphate (S1P)或溶血磷脂,一种结合内耳S1PR2受体的sphingolipid,对于人类和小鼠的听力是必需的。除了上述参与听力的经典信号分子,NLRP3是炎症体复合物的一部分,其变异会导致细胞因子白细胞介素(IL)-1β过度产生,从而导致听力损失。

通过NOTCH途径介导的旁分泌信号建立了感觉上皮,包括毛细胞和支持细胞。在人类中,WNT19和BMP20家族成员是发育听觉系统所必需的。WNT3、WNT4、WNT5A、WNT7A、BMP1、BMP2、BMP4和BMP7(OMIM#165330, 603490, 164975, 601570, 112264 112262, 112261, 112267)的变异会导致耳朵位置过低或外耳畸形,如耳朵突出或向后旋转,以及外耳道狭小。在少数人中,BMP2、BMP4、BMP7和GDF6(BMP类配体)的罕见变异与综合征性耳聋或经手术证实的耳硬化症有关。NOG 编码的 Noggin 变体通过阻断同源受体的配体结合位点来抑制 BMP 信号传导，也会导致人类听力丧失。尽管 WNT 变体只会导致人类外耳畸形，但其卷曲受体的靶向缺失会导致小鼠听力丧失，并且是人类不明原因耳聋的候选基因。Norrin是由NDP基因编码的蛋白质,与WNT是不同的分子,但也是frizzled受体FZ4的配体。在人类中,NDP的变异与X-连锁隐性的Norrie病相关,Norrie病的特征是儿童起病的失明和各种成年起病的神经系统症状。28约30%至40%携带NDP变异的个体会出现逐渐加重的听力阈值升高。

生长因子FGF3、FGF10、HGF、IGF1、JAG1、KITLG和TGFB1对于人类听力的发育或维持是必需的(表1,表2)。FGF3的纯合子功能缺失变异会导致耳部异常,包括蜗旋缺如和小耳,伴随先天性感音神经性耳聋。29在小鼠中,FGF10对于内耳非感觉上皮的发育是必需的。30小鼠Fgf3和Fgf10双纯合子敲除株具有很小的耳囊,表现出比任何一个基因单纯合子突变株更严重的表型。携带FGF10显性致病等位基因的个体会表现出LADD综合征,以牙齿和远端肢体节异常为特征,但只有50%的病例伴有混合性听力损失。32与耳聋相关的显性和隐性等位基因可能存在渗透率降低和可变的表现程度,这可能是由于遗传背景中的修饰因素所致,这一假说得到了小鼠观察结果的有力支持。一些基因的变异会导致综合征,其中耳聋不是一个常见的症状,包括DVL1、DVL3、FGFR1、KIT、MAP3K7和NDP。由这些基因变异导致的综合征中,耳聋渗透率降低的遗传、环境或随机因素有待进一步发现。

听力损失基因检测提如何做的？

佳学基因检测分享了一个陕西家庭中有三代病人的情况,扩展了之前报告的家系中的2个样本(II-3和III-1)。该家系共包括4例听力损失患者(II-1、II-2、II-3和III-1)。在这4例患者中,基因解码基因检测已经确定了两个受影响的同胞(II-1和II-2)的基因突变原因,即MYO15A基因的c.8375 T>C (p.Val2792Ala)和c.5964+3G>A变异,他们的听力损失为先天性、双侧、重度至极重度、感音神经性。对于II-3(II-2的妻子),她的听力损失为后天性、发病晚期(8岁)、感音神经性并且逐渐加重。对于III-1,他的听力损失为先天性、双侧、重度至极重度、感音神经性。两名新确诊的受影响个体(II-3和III-1)的听力图如图1B所示。II-3的发病年龄与其他三例患者不同,与已报告的DFNB3表型不一致。在所有患病个体中,大运动发育并未显著延迟。所有参与者的体格评估均无全身性疾病或发育异常的症状。对II-3和III-1进行的颞骨高分辨CT检查未发现任何异常,排除了中耳和内耳异常。

其他的基因的变异根据它们在已知SNP数据库中的频率/存在情况、先前与疾病的关联、预测的功能影响、核苷酸/氨基酸的保守性以及潜在的有害生化效应进行了手动过滤。分析发现III-1携带复合杂合MYO15A变异c.5531+1G>C和c.8375 T>C (p.Val2792Ala)。在其他已知的耳聋基因中没有发现其他潜在变异。使用Sanger测序确认了这两个发现的变异,并通过亲代测序予以验证(图1C)。该男孩从母亲(II-3)那里遗传了MYO15A杂合c.5531+1G>C变异,从父亲(II-2)那里遗传了c.8375 T>C (p.Val2792Ala)变异。根据常染色体显性或隐性遗传模式,在II-3中没有发现其他耳聋基因的新发或复合杂合变异,因为没有母系家族史中的听力损失。c.5531+1G>C变异位于5'剪接供体序列的内含子区域,由G到A的替代引起(表1,图2)。使用了CADD PHREAD、varSEAK和SpliceAI等多种软件来评估c.5531+1G>C变异对剪接位点的影响。每一种分析都预测该替代将导致供体位点的丢失,导致剪接发生改变。根据ACMG/AMP指南,该变异被归类为致病性(PVS1+PM2+PM3+PP1+PP3)。