【佳學基因檢測】遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測：COL4A4突變及解釋

遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測導讀：

Alport綜合征是一種以血尿和蛋白尿為特征的遺傳性腎臟疾病。盡管有?；驒z測染色體顯性COL4A4基因突變的報道，但這可能是一種診斷不足的情況。更容易獲得負擔得起的基因檢測增加了對 Alport 綜合征的診斷。隨著基因檢測變得無處不在，臨床腎病學家必須了解與臨床基因檢測相關的益處和挑戰(zhàn)。遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測創(chuàng)新研究團隊提出了一個具有雜合COL4A4變體（c.5007delC，ClinVar 登錄號：SCV001580980.2，SCV001993731.1）的墨西哥血統(tǒng)家族，之前沒有在基因解碼數(shù)據(jù)中詳細討論過。先證者在她第一次出現(xiàn)血尿并進展到慢性腎病 III 期 18 年后接受了活檢診斷，提示她患有法布里病。一年后，先證者在COL4A4中存在意義不明的變異后被臨時診斷為 Alport 綜合征。基因是在對她的女兒進行有針對性的家庭變異測試后確定的。在回顧了先證者的孩子和侄女的病史后，除了一個之外，所有的人都有相同的變異。在具有該變體的四個中，三個顯示血尿和/或蛋白尿的臨床癥狀。四人中最小的一個，只有幾個月大，尚未出現(xiàn)臨床癥狀。盡管有這些發(fā)現(xiàn)，但由于患者在不同的商業(yè)基因檢測實驗室進行了檢測，因此合成這些數(shù)據(jù)的時間相當長。隨后，了解該家族的遺傳模式、家族史和臨床癥狀，以及COL4A4的位置變體導致變體分類的升級。盡管這種變異的分類在不同的臨床基因檢測實驗室中有所不同，但共識是這種變異可能是致病的。尚未在基因解碼數(shù)據(jù)中詳細討論的這種COL4A4基因檢測突變 (c.5007delC) 與 Alport 綜合征有關。遺傳模式提示常染色體顯性遺傳。本報告強調(diào)了變異解釋和分類的復雜性、商業(yè)基因檢測實驗室的孤立性質，以及完整的家族史對正確變異解釋的重要性。此外，這些病例展示了 Alport 綜合征的不同臨床表現(xiàn)，并提示了早期篩查、診斷、監(jiān)測和治療的實用性。

關鍵詞： 病例報告，Alport 綜合征，COL4A4，基因檢測，變異解釋

遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測基礎知識

基因檢測的進步使其廣泛用于腎病患者的診斷和治療。Alport 綜合征 (AS) 是最常見的遺傳性腎臟疾病之一 。AS的特點是血尿和蛋白尿，并伴有不同程度的附加臨床癥狀。與Alport 綜合征相關的基因是COL4A3、COL4A4 和 COL4A5，它們編碼膠原蛋白 IV 的 α3、α4 或 α5 鏈，這些鏈負責形成??腎小球基底膜 (GBM) 和其他基底膜 。雖然腎活檢最初是診斷Alport 綜合征的主要方法，但基因檢測是一種更明確和的診斷方法 。

雖然基因檢測對于確認Alport 綜合征診斷至關重要，但其使用帶來了一些挑戰(zhàn) 。一種是 COL4A4 或 COL4A3 基因檢測突變雜合子個體表現(xiàn)出的表型譜。盡管大多數(shù)COL4A4或COL4A3致病性變異與常染色體隱性遺傳 Alport 綜合征 (ARAS) 相關，但也有變異與常染色體顯性遺傳 Alport 綜合征 (ADAS) 。ADAS 患者的癥狀范圍從良性、非進行性鏡下血尿到腎功能衰竭。腎功能衰竭不太常見，但如果這些患者進展為腎功能衰竭，則會在以后的生活中發(fā)生。它們也可能表現(xiàn)為 GBM 交替變薄和增厚，但沒有 ARAS 和 X 連鎖Alport 綜合征患者常見的分層 。越來越多的證據(jù)還表明，COL4A4 和 COL4A3 中的致病變異 比以前報道的要多 。因此，具有單一 COL4A4 或 COL4A3 的個體可能存在診斷不足基因檢測突變。第二個挑戰(zhàn)是基因檢測的孤立性質。盡管推薦了美國醫(yī)學遺傳學和基因組學學院 (ACMG) 分類指南，但不同實驗室的內(nèi)部分類系統(tǒng)各不相同 。盡管有時會在 ClinVar 等資源上共享數(shù)據(jù)，但未共享的未發(fā)表實驗室數(shù)據(jù)可能會導致不同的解釋 。這使得在不同實驗室進行基因檢測的具有相同表型表現(xiàn)的單個家族對同一基因檢測突變有不同的解釋成為可能。識別與疾病相關的新變異、共享基因檢測結果、更有效地詳細描述患者的病史以及在實驗室之間對變異進行統(tǒng)一分類，可以大大提高臨床醫(yī)生告知、建議和治療患者的能力。

因此，遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測創(chuàng)新研究團隊提出了一個墨西哥血統(tǒng)家族的案例研究，該家族具有COL4A4變異，在不同的臨床基因檢測實驗室中被一致歸類為可能致病的變異，尚未在基因解碼數(shù)據(jù)中詳細討論，并強調(diào)了上述幾點。

案例展示

患者 1 是一名 45 歲的女性，在她第一次懷孕和第一次尿液分析期間，她在 23 歲時被發(fā)現(xiàn)有血尿。她以前沒有其他重要的病史，但由于缺乏保險，她在懷孕之前沒有定期去看醫(yī)生。在她懷孕期間和之后，她參加了與醫(yī)生的定期和年度預約。由于右側背痛，她于 2016 年新穎就診于腎臟科，此時距離她第一次出現(xiàn)血尿已有 17 年。她的評估發(fā)現(xiàn)鏡下血尿和蛋白尿。她沒有接受任何額外的影像學檢查來排除她右側背痛的其他原因，但根據(jù)她的尿液分析結果和肌酐水平升高，建議她進行腎活檢。她最初拒絕了。與她的腎臟科醫(yī)生的隨訪顯示進行性腎功能不全和血清肌酐為 1.75 mg/dL。她同意在 2017 年進行腎活檢，通過光學顯微鏡和足細胞層狀“斑馬體”顯示顯著的慢性變化，在電子顯微鏡下提示法布里病（圖 1）A和B）。該發(fā)現(xiàn)促使轉診至醫(yī)學遺傳學，進一步調(diào)查顯示腎臟疾病的重要家族史。她的祖母在 40-50 年前因腎病去世，她的一個姐妹有聽力損失，她的兩個堂兄弟有血尿，她的侄子有血尿，她的侄女有血尿（圖 1）。法布里病基因檢測（Invitae, San Francisco, CA, USA）和 α-半乳糖苷酶檢測（Sema4, Stamford, CT, USA）均呈陰性。當時，遺傳學家也在跟蹤患者 1 的女兒，該女兒被發(fā)現(xiàn)在COL4A4中具有不確定意義的陽性變異 (VUS) （患者 2 見下文）。由于之前的基因檢測結果為陰性，因此針對該 VUS（GeneDx, Gaithersburg, MD, USA）為患者 1 發(fā)送了有針對性的家族變異檢測，并且發(fā)現(xiàn)她具有相同的 COL4A4 雜合無義基因檢測突變（ c.5007delC (p. Leu1670Ter)）作為她的女兒（患者 2）。將臨床表現(xiàn)與COL4A4相結合變異導致患者 1 被診斷為 AS。鑒于她的診斷，患者 1 被告知懷孕的風險 - 收益。然而，當她在 3 年后被發(fā)現(xiàn)懷孕時，她選擇了將懷孕持續(xù)到足月。2020 年 5 月，患者 1 的腎病持續(xù)進展，腎功能惡化（表???1)，在生下她的第四個孩子后（患者 6）。她最近的肌酐符合慢性腎病 (CKD) V 期，她目前沒有進行透析。她從 2019 年 10 月開始接受碳酸氫鈉、左旋甲狀腺素和維生素 D3 治療，從 2020 年 9 月開始接受硫酸亞鐵治療，從 2021 年 4 月開始接受阿托伐他汀鈣治療。

圖1:患者 1 ( A , B ) 和 2 ( C , D ) 的腎活檢結果。( A ) 患者 1 光鏡下可見明顯的非特異性慢性改變，( B ) 電鏡下足細胞足突明顯消失，基底膜變薄、起皺；在足細胞的細胞質中發(fā)現(xiàn)了許多層狀“斑馬體”。( C ) 在患者 2 中，光鏡檢查顯示無明顯實質，而 ( D ) 電鏡檢查顯示腎小球基底膜明顯變薄

圖 2:患者詳述的家族譜系 1. AS有支持診斷的遺傳和臨床數(shù)據(jù)，疑似 AS有臨床癥狀但無遺傳數(shù)據(jù)或遺傳數(shù)據(jù)無臨床癥狀，未受影響的是健康個體

表格1:患者 1 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

^a對于 UA，正常為 0-4 RBC，微量為 4-6 RBC，中度為 6-50 RBC，大為 > 50 RBC

患者 2 是一名 22 歲的女性，她在 5 歲時通過尿液篩查發(fā)現(xiàn)有鏡下血尿，蛋白尿惡化。2015 年，她因孤立性血尿新穎與兒科腎病專家建立了護理關系。最初沒有提供活檢，因為蛋白尿很少，腎功能正常，血壓正常（表2）。由于她的家族史，她在 2018 年 1 月進行了腎活檢，當時被認為是法布里病。腎活檢顯示光學顯微鏡下的非特異性變化和電子顯微鏡下的薄基底膜（圖 1）。 1C 和 D)。由于結果與她母親的活檢結果不一致（患者 1），并且她有血尿的個人病史和家族史，因此患者 2 進行了法布里病（Invitae, San Francisco, CA, USA）和基底膜?。?TBM) 病 (GeneDx, Gaithersburg, MD, USA)。她的法布里病和 TBM 基因檢測結果均為陰性，但 TBM 結果確定了COL4A4的雜合無義基因檢測突變(c.5007delC (p.Leu1670Ter)) 被歸類為 VUS。GeneDx 還報告了該患者在 ClinVar 上的變異（ClinVar 登錄號：SCV001993731.1）。如上所述，她的母親（患者 1）被發(fā)現(xiàn)有相同的變異。患者 2 繼續(xù)有血尿、蛋白尿和間歇性手足痛，但腎功能正常。她從 2015 年 12 月開始接受依那普利馬來酸鹽治療，從 2016 年 8 月開始服用維生素 D3，從 2019 年 1 月開始服用加巴噴丁。

表 2:患者 2 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

^a對于 UA，正常為 0-4 RBC，微量為 4-6 RBC，中度為 6-50 RBC，大為 > 50 RBC

^b患者最初對依那普利馬來酸鹽不依從，這導致 P/Cr 開始波動，但在 2017 年底左右，患者變得更加依從，她的 P/Cr 變得更加穩(wěn)定

患者 3 是一名 20 歲的健康男性。由于他有腎病家族史，他于 2021 年 8 月接受了 Renasight 多基因腎病檢測（Natera, San Carlos, CA, USA）。沒有發(fā)現(xiàn)他在COL4A4中的 VUS 與其他患有Alport 綜合征的家庭成員具有相同的 VUS。他最近的尿液分析和實驗室結果正常（表???3）。

表3：患者 3 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

患者 4 是一名 16 歲的男性，他在 10 歲時被發(fā)現(xiàn)有鏡下血尿，并于 2015 年接受兒科腎臟科醫(yī)生的治療。他最近的尿液分析顯示有明顯的血尿，蛋白質與肌酐的比率為 0.1 mg/mg。他的血清肌酐水平為 0.83 mg/dL，血清總蛋白水平為 7.3 g/dL，白蛋白水平為 4.8 g/dL（表???4）。4）。患者 4 于 2020 年 3 月接受了腎病多基因檢測（Invitae, San Francisco, CA, USA），發(fā)現(xiàn)其具有相同的 COL4A4 雜合無義基因檢測突變（ c.5007delC (p.Leu1670Ter)），被分類為 VUS，如他的母親和妹妹。2020 年 6 月，Invitae 將與 AD/ARAlport 綜合征相關的變異從 VUS 更新為致病性（Invitae，San Francisco，CA，USA），并在 ClinVar 上報告了該患者的變異（ClinVar 登錄號：SCV001580980.2）。患者 4 仍有鏡下血尿，但沒有蛋白尿。自 2020 年 3 月以來，他一直在接受維生素 D 治療，但目前未服用任何其他藥物。

表 4：患者 4 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

^a對于 UA，正常為 0-4 RBC，微量為 4-6 RBC，中度為 6-50 RBC，大為 > 50 RBC

患者 5 是一名 11 歲女性，患有肉眼血尿，并于 2018 年被轉診至兒科腎臟科醫(yī)生。在轉診后，她的兒科腎臟科醫(yī)生進行的新穎尿液分析顯示大量紅細胞和 100 mg/dL 蛋白質。當時她的蛋白肌酐比為 0.3 mg/mg，血清肌酐水平為 0.40 mg/dL，白蛋白水平為 4.6 g/dL（表???（表 5）。5）?；颊?5 于 2021 年 6 月接受了 Renasight 腎病多基因檢測（Natera，San Carlos，CA，USA），因為她的姑姑最近被診斷為 AS（患者 1）、她的表親的臨床癥狀（患者 2 和 4）以及她母親有鏡下血尿史。發(fā)現(xiàn)患者 5 與她的姑姑和表親一樣，具有相同的 COL4A4 雜合無義基因檢測突變( c.5007delC (p.Leu1670Ter))，被歸類為 VUS?；颊?5 仍有鏡下血尿，尿液中含有微量蛋白質，并且尚未進行腎活檢。她的其他實驗室結果正常，她目前沒有服用任何藥物。

表 5:患者 5 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

^a對于 UA，正常為 0-4 RBC，微量為 4-6 RBC，中度為 6-50 RBC，大為 > 50 RBC

患者 6 是一名 8 個月大的女性，由于其母親（患者 1）對Alport 綜合征的擔憂，她于 2020 年 12 月接受了 Renasight 多基因腎病檢測（Natera, San Carlos, CA, USA）。還發(fā)現(xiàn)患者 6 具有相同的 COL4A4 雜合無義基因檢測突變( c.5007delC (p.Leu1670Ter))，被歸類為 VUS，她的母親（患者 1）、受影響的兄弟姐妹（患者 2 和 4）和母親 1^圣堂兄（患者 5）。2021年8月，Natera更新了COL4A4從 VUS 到可能致病的變異（Natera，San Carlos，CA，USA）。這是由于該基因檢測突變與家族中的Alport 綜合征分離以及受影響的家庭成員提供的臨床信息。2020 年 12 月，她最近的血清肌酐水平為 0.33 mg/dL，血壓為 99/61（表???（表 6）。6）。她目前沒有服用任何藥物。有關COL4A4基因檢測突變的更多信息，請參見表???表77.

表 6:患者 6 中與Alport 綜合征相關的臨床信息

表 7:關于COL4A4基因檢測突變的信息

遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測專家共識

在本報告中，尚未在基因解碼數(shù)據(jù)中詳細討論的COL4A4雜合基因檢測突變被證明在一個家族的兩代中與Alport 綜合征的特征分離。報告的基因檢測突變 c.5007delC (p.Leu1670Ter) 在不同的臨床基因檢測實驗室中被一致歸類為可能致病，并且是 COL4A4 中的無意義基因檢測突變基因。這些發(fā)現(xiàn)在病例報告中向所有患者披露。此外，僅具有該基因檢測突變一個拷貝的受影響家庭成員的疾病隔離模式表明AD遺傳模式。根據(jù)有關表型、家族史和變異在蛋白質翻譯中的作用的其他臨床信息，報告的變異的分類隨時間而變化。這個案例凸顯了當前基因醫(yī)學時代出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。臨床醫(yī)生應確保他們獲得完整的家族史，并與遺傳學家和遺傳咨詢師合作，以驗證是否評估了與感興趣的疾病相關的所有變異，而不僅僅是已知的致病變異。這個案例還展示了基因檢測如何導致非侵入性的早期診斷和改善監(jiān)測，

下一代測序和類似技術使研究人員能夠經(jīng)濟高效地快速研究疾病相關變異對臨床診斷的重要性 。疾病相關變異的重要性之間的一致性是必要的 。因此，在 2015 年，ACMG 開發(fā)了一個用于變異解釋和致病性確定的框架。每個變異分類都有一個方向，良性或致病性，分類的證據(jù)標準基于強度級別：獨立 (A)、非常強 (VS)、強 (S)、中度 (M) 或支持 (PP) 。盡管有這些指南，變異和內(nèi)部數(shù)據(jù)的細微分類可能導致不同的基因檢測實驗室對同一變異進行不同的分類，例如本案例報告中的 Natera、Invitae 和 GeneDx。

這個案例的一個重點是基因檢測突變的分類隨著時間的推移而改變。最初，Natera (Natera, San Carlos, CA, USA) 使用 ACMG 標準的修改版本將該基因檢測突變分類為 VUS。這種情況下的基因檢測突變導致亮氨酸在外顯子 48 的 4875 個核苷酸 198 處提前終止。這種位于最后一個外顯子的無義基因檢測突變預計不會導致無義介導的衰變，因此解釋這種基因檢測突變總是謹慎制作 (PVS1_strong) 。除了 gnomAD (PM2_supporting) 中變異的低頻率之外，來自共同分離數(shù)據(jù) (PP1_supporting) 的新提供的證據(jù)足以將其分類升級為可能致病的 。Invitae (Invitae, San Francisco, CA, USA) 使用 Sherloc 評分系統(tǒng)，無法直接與 ACMG 框架進行基因檢測突變分類比較。他們使用證據(jù)證明它是功能喪失 (LOF) 基因檢測突變，并且 LOF 是 COL4A4 中已知的疾病機制，類似于 Natera 的 PVS1，用于他們最初的 VUS 分類。由于在他們的實驗室中發(fā)現(xiàn)另一名患者在該病例的變異上游具有致病性變異，因此他們的分類從 VUS 升級為致病性。上游基因檢測突變是導致蛋白質功能喪失的無意義基因檢測突變，這與 ACMG 標準的證據(jù)沒有直接關聯(lián)。在他們的升級中，他們還根據(jù) ExAC（ClinVar 登錄號：SCV001580980.2）包括了該基因檢測突變在人群中的缺失，這與 Natera 的 PM2.5 相似。GeneDx 僅包含以下信息：這是一個基因中的無義基因檢測突變，其中 LOF 是已知的疾病機制，并且預計它會破壞蛋白質的最后 21-23 個氨基酸 (PVS1)。然而，由于基因檢測突變的位置非常靠近基因的 C 端或 3' 端，證據(jù)的強度降低為有力的證據(jù)。這導致 GeneDx 將此基因檢測突變歸類為 VUS，并且截至本文發(fā)表之日，該基因檢測突變?nèi)匀皇?VUS（ClinVar 登錄號：SCV001993731.1）。盡管這些不同臨床基因檢測實驗室的分類有所不同，但作者一致認為，這種變異可能是致病的。

根據(jù)在線人類孟德爾遺傳 (OMIM) 數(shù)據(jù)，COL4A4中的致病變異與 ARAS 或 ADAS 相關，在觀察Alport 綜合征的早期臨床癥狀時可能難以區(qū)分 。然而，在這種情況下描述的COL4A4雜合基因檢測突變似乎具有 AD 遺傳模式。此外，20 歲健康的患者 3 缺乏該基因檢測突變。

在表型上，與年齡相關的外顯率和單個基因檢測突變的表型譜在評估COL4A4 ADAS 時很重要 。ADAS 患者的腎活檢顯示 GBM 主要是增厚和變薄，而較少見的是 GBM 起皺和足突消失 。在遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測創(chuàng)新研究團隊的患者中觀察到的組織學與COL4A4致病性變異雜合子患者的腎活檢報告有相似之處. 患者 1 的活檢不典型，因為有許多層狀“斑馬體”。然而，患者 1 的活檢顯示足細胞足突顯著消失，基底膜起皺，患者 2 的活檢顯示 GBM 交替變薄和增厚，但沒有分層，這與COL4A4雜合子的腎活檢結果一致。

ADAS 中腎衰竭的平均發(fā)病年齡為 52.8 歲。然而，變異的類型會影響腎衰竭的時間。具有導致翻譯提前終止的變異的患者在 47.1 年發(fā)生腎衰竭，而具有錯義變異的患者為 55.2 年 。本病例報告中的大多數(shù)患者的疾病進展似乎與 ADAS 患者一致，但患者 1 除外。與輕度疾病的報告相比，患者 1 的疾病進展非常迅速。有幾個因素可能會加速患者 1 的病程。該患者的診斷和監(jiān)測出現(xiàn)延誤，因為她沒有接受腎臟科醫(yī)生的常規(guī)隨訪和護理。其次，她曾多次懷孕，這反過來又會加速 CKD 進展 。除了病程之外，患者 1 還表現(xiàn)出與 AS、血尿和蛋白尿相關的最常見癥狀。該家族中其他受影響的患者也表現(xiàn)出常見的Alport 綜合征癥狀。由于年齡相關的外顯率，受影響的較大兒童（患者 2 和 4）具有更多的臨床特征。

基于共同分離和發(fā)現(xiàn)，非常有說服力的是，這種變異有助于致病。但是，應該指出的是，該病例報告存在一些局限性。所有這些基因檢測實驗室的分類表明 PVS1 是致病性的證據(jù)。然而，仍然需要更多關于基因檢測突變對翻譯蛋白質的確切影響的研究。此外，患者只接受基因組檢測，而不是全外顯子組或全基因組測序。因此，遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測創(chuàng)新研究團隊無法明確得出結論，未經(jīng)測試的基因中的另一個基因檢測突變是否可能導致該家族的表型?；颊?2 經(jīng)歷了通常與Alport 綜合征無關的神經(jīng)性疼痛，臨床團隊認為這是由另一種臨床狀況引起的?；颊?1 的活檢顯示許多層狀“斑馬體”，這也是非典型的。臨床團隊不確定是什么原因造成的。

確定這種COL4A4變異的致病性具有幾個臨床意義。除患者 2 外，所有先證者的孩子都免于進行侵入性活檢。在出現(xiàn)幾種臨床癥狀之前，腎臟科醫(yī)生很早就開始了隨訪和監(jiān)測?；颊?2 早期接受了血管緊張素轉換酶抑制劑治療，并被告知懷孕的風險-收益。臨床上告知患者和父母有關腎臟保護措施的信息，例如避免使用非甾體抗炎藥、腎毒素和保持健康飲食。

總之，遺傳性腎臟疾病基因解碼與基因檢測創(chuàng)新研究團隊是第一個在基因解碼數(shù)據(jù)中詳細描述具有這種 c.5007delC (p.Leu1670Ter) COL4A4 基因檢測突變的家族的人。這是一種被共識歸類為可能致病的基因檢測突變，并且具有 AD 遺傳模式。腎病學家應認識到與基因實驗室合作的好處，并分享患者的相關臨床和家族史，以適當分類變異并確定致病性。反過來，除了 ClinVar 和 ClinGen 之外，基因檢測實驗室定期更新他們的數(shù)據(jù)并找到集中的方式來共享他們的分子數(shù)據(jù)也將受益。正確的診斷、一致的變異分類和早期監(jiān)測可能有利于Alport 綜合征患者的治療。

COL4A4 variant recently identified: lessons learned in variant interpretation-a case report.

Cocorpus J, Hager MM, Benchimol C, Bijol V, Salem F, Punj S, Castellanos L, Singer P, Sethna CB, Basalely A.BMC Nephrol. 2022 Jul 16;23(1):253. doi: 10.1186/s12882-022-02866-9.PMID: 35842573 

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