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截止2024年9月30日

当生命的密码不能修复——范可尼贫血分子诊断

每个人都有一套记录在46条染色体中的生命密码,每个新的生命或新的细胞产生时,这套生命密码就被复制一次。复制过程中不可避免的会出现各种错误,因此强大的错误修复机制就非常重要。有一种叫做范可尼贫血的遗传病便是因为先天性错误修复功能缺陷所致。

1927年,瑞士儿科医生GuidoFanconi报道了一个家庭中三个男孩均在5-7岁时出现贫血,并且都伴有先天躯体畸形。后来这种常伴有特定的先天性多发畸形的先天性再生障碍性贫血被命名为范可尼贫血。研究者很快发现,范可尼贫血患者染色体与正常人不同,尤其在DNA交联剂的诱导下,会有大量染色体出现断裂,称为染色体不稳定。随着发病机制研究的深入,这类患者主要是因为累及特定的范可尼贫血DNA损伤修复通路的一组基因突变导致的遗传病。

每个人都携带着一套约由30亿个碱基对组成的生命密码,这些生命密码绝大部分保存在细胞核中,以23*2条染色体的形式存在。我们的生命密码准确地记载在染色体上,在特定的时间和组织中,部分信息被解锁,转录翻译为蛋白质,有序地执行生命功能。每个新的生命和身体中每一个新的细胞的产生都伴随着这套生命密码的复制。数量庞大的碱基在复制过程中不可避免地会出现一些错误,基因关键序列中的哪怕一个碱基的错误都可能会导致严重的疾病,因此人类进化出了一套强大而精确的修复系统,来发现和修复这些错误。

环境中存在的物理和化学因素会导致DNA损伤,交联剂、紫外线和电离辐射造成DNA链内交联,范可尼贫血损伤修复通路中的蛋白便是一组执行DNA链内交联修复的蛋白。这一组蛋白中的一种发生突变导致功能异常时,便可能会导致DNA修复障碍。因此在DNA交联剂诱导下,范可尼贫血患者的染色体会出现大量断裂,这样的染色体断裂在细胞有丝分裂中期易观察,染色体断裂实验也成为范可尼贫血经典的实验室检查方法。在DNA复制过程中,如果这些错误不能被正确修复,就容易积累各种基因的损伤和突变,而且这些损伤和突变具有相当的随机性。因此,虽然范可尼贫血患者在受精卵时期的基因组序列可能并不携带非常多的基因突变,但随着细胞的分裂和增殖,不同细胞都有可能随机产生不同的基因突变。导致功能缺陷的基因突变便可能导致器官的发育异常,因此范可尼贫血患者常伴有不同器官的发育畸形。突变的随机产生和积累也增加了致癌基因形成和积累的风险,因此范可尼贫血患者具有肿瘤易感倾向,可能发展为肿瘤或白血病。人体血液系统中每天都需要补充大量新鲜血细胞,造血干细胞持续的分裂增殖,更易发生并积累突变,从而导致功能受损和凋亡增加,因此范可尼贫血患者虽然其它器官异常表现可有不同,但都会出现贫血。

范可尼贫血是常见的先天性再生障碍性贫血。随着基因研究的深入,从1992年首次报道了4个可能与FA相关的基因,到现在已经鉴定出了22种基因与FA的发病有关(其中少数基因突变导致特征性的先天畸形和肿瘤易感,但无贫血,称为范可尼贫血样基因)。这些基因多位于常染色体上,导致常染色体隐性遗传的范可尼贫血,也有个别基因突变导致常染色体显性或X连锁遗传的特征。这些基因编码的蛋白均是范可尼贫血DNA损伤修复通路中的成员,因此这些基因的突变都将导致该DNA损伤修复通路功能异常。在已鉴定的FA相关基因中,以FANCA(约60%)、FANCC(约14%)和FANCG(约10%)在各种族人群中突变发生比例高。

典型的范可尼贫血患者表现为先天发育畸形、再生障碍性贫血和肿瘤易感三联征,且具有家族史,但由于为隐性遗传病,很多患者常常追踪不到家族史,而且很多患者无明显的身体畸形,这些表现不典型的范可尼贫血患者难以得到正确诊断。而环境因素、感染、自身免疫及其他先天因素等都可导致再生障碍性贫血,其治疗方式和预后都与范可尼贫血有很大不同。因此对于儿童再生障碍性贫血患者,正确诊断及鉴别诊断非常重要。

染色体断裂实验虽然是范可尼贫血诊断的特异性指标,但也有相当一部分患者染色体断裂实验阴性。随着相关基因突变的研究和技术的发展,基因检测逐渐应用于范可尼贫血的诊断,确定的基因突变是疾病诊断的有力证据。为帮助临床诊断和鉴别诊断各种类型的再生障碍性贫血,我们开展了范可尼贫血相关基因检测,用DNA测序的方法对FANCA、FANCC、FANCG、BRCA2和FANCD2这五种基因进行突变分析,可以检出约90%的范可尼贫血患者。

项目开展6年以来,共检测到15例范可尼贫血基因纯合突变的患者,此外还检测出大量杂合突变的患者。其中一例是一名6岁的小女孩,发育明显比同龄孩子迟缓,皮肤黑,眼距宽,拇指畸形。来我院门诊就诊时,医生即高度怀疑范可尼贫血。实验室的染色体断裂实验和基因突变分析的结果给出了有力的支持证据,患者很快就明确了诊断,得到正确及时的治疗。患者家族中还存在近亲结婚的情况,我们也对这例家系的所有成员进行了范可尼贫血基因突变分析。还有一例患者临床并无显著的发育畸形,染色体断裂实验阴性,但基因突变阳性。这种情况可能因为基因突变对DNA修复功能影响程度不同所致。

范可尼贫血是一种由于生命密码修复功能缺陷导致的一组遗传病,患儿多在学龄期出现贫血,多伴先天发育畸形,并且往往为癌症易感体质。但由于常常无阳性家族史及明显的先天畸形,与其它原因导致的继发性再生障碍性贫血难以鉴别。染色体断裂实验和相关基因突变检测是范可尼贫血诊断和鉴别诊断的有力依据。

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