白化病的分子遗传学研究报告

白化病是一组以色素缺失和视力差为主要临床表现的遗传性疾病。根据色素缺失受累部位可将白化病分为两类，即眼皮肤白化病(oculocutaneousalbinism，OCA)(色素减少或缺失累及皮肤、毛发、眼睛)和仅限于眼睛的眼白化病(ocularalbinism，OA)。白化病的流行病学数据多来自西方人群(以北美和欧洲为主)，总体发病率约为1∶17000(1∶10000～20000)。非洲一些国家的发病率可高达1∶1400，这可能是缘于近亲婚配和奠基者效应。中国人群白化病的总体发病率为1∶18000。白化病患者的视觉系统受损，且无法有效修复或逆转，这是其主要致残原因。白化病视觉系统的缺陷包括视网膜中央凹发育不良、视网膜色素上皮细胞色素丢失、视神经交叉投射异常、虹膜色素丢失、畏光以及眼球震颤等。白化病具有高度的遗传异质性，现就白化病分子遗传学研究进展予以综述。

1白化病分子遗传学概述

在2013年之前，确定了4个基因与OCA相关，并相应地命名了4种类型的OCA:TYR(OCA1)、OCA2(OCA2)、TYRP1(OCA3)和SLC45A2(OCA4);1个基因与OA相关:GPR143(OA1)。除上述非综合征型白化病外，还有综合征型的白化病，如Hermansky-Pudlak综合征(Hermansky-Pudlaksyndrome，HPS)和Chedlak-Higashi综合征(Chedlak-Higashsyndrome，CHS)，其较OCA或OA更为少见，这类疾病累及除色素细胞外的其他细胞，具有更加严重的临床表型。目前已知9种HPS和1种CHS，其致病基因分别为HPS1(HPS1)、AP3B1(HPS2)、HPS3(HPS3)、HPS4(HPS4)、HPS5(HPS5)、HPS6(HPS6)、DTNBP1(HPS7)、BLOC1S3(HPS8)BLOC1S6(HSP9)和LYST(CHS1)，见表1。2013年以后，发现C10orf11和SLC24A5的突变也可导致OCA。除此之外，还报道了一个致病基因未克隆的OCA位点。从此，OCA位点/类型数由4个增加到7个，白化病相关基因从15个增加到了17个。出于临床诊断和基础研究的需要，全球各个主要白化病研究组达成共识，统一命名了新的白化病基因/位点。

2新的白化病基因位点:OCA5

2013年，Kausar等研究了一个巴基斯坦近亲婚配的白化病家系发现，该家系成员的白化病表型与4q24紧密连锁。该家系的患者具有OCA的临床表现，包括金黄色头发、白色皮肤、眼球震颤、畏光、视网膜中央凹发育不良以及视敏度受损等，上述临床表现与年龄和性别无关。基因定位的连锁区间位于第4号染色体D4S421和D4S2913间，达3.84Mb，有14个候选基因，包括溶质转运蛋白家族成员(如SLC9B1、SLC9B2、SLC39A8)和溶酶体相关蛋白(MANBA)。然而，对这些基因进行测序未找到致病突变。因此，仍需进一步探索以确定OCA5相关基因，包括寻找、确认更多的OCA5家系，对整个OCA5定位区间的基因组DNA进行大规模平行测序，并在哺乳动物中寻找同源性的关联位点，有可能在这些同源性遗传位点中某些基因已经确认与色素受损和(或)视觉功能有关。

3OCA6相关基因:SLC24A5

2013年，Wei等应用大规模外显子测序研究OCA家系的分子遗传学基础。其鉴定了一个溶质转运蛋白家族成员———SLC24A5，该蛋白同时也是色素细胞的一个重要基因，从而确定了一个新的白化病类型———OCA6。这是最罕见的OCA类型之一，目前仅发现为数不多的OCA6患者，其临床表现为头发颜色浅，但随年龄的增长颜色加深，虹膜透明、畏光，视网膜中央凹发育不良，视敏度下降以及眼球震颤，其不具备所有非综合征隐性遗传OCA特征性存在的血小板致密颗粒缺陷。SLC24A5突变在不同人种中均可检测到，提示突变并不局限于中国人群。值得注意的是，OCA6患者皮肤表型异质性很大，毛发颜色变化也大，从白色到金黄直至深褐色。在斑马鱼、小鼠和人类中均发现SLC24A5突变与色素变化有关。斑马鱼的slc24a5突变体被称为“金色突变体”，其体内黑素体的数量、大小及密度均减少。Slc24a5基因敲除小鼠可见眼白化病和色素减少。SLC24A5基因的一个单核苷酸多态(singlenucleotidepolymorphism，SNP)(rs1426654)，在111位密码子位置编码丙氨酸或苏氨酸，欧洲裔美国人中几乎全部是Thr111，而非洲和亚洲裔人群则是Ala111，提示SNP在决定人类肤色中的重要性。

4OCA7相关基因:C10orf11

2013年，Grnskov等研究来自丹麦法罗岛的DCA家系，其在第10号染色体上定位的连锁区间达3.5Mb，包含5个候选基因。测序发现，C10orf11的一个无义突变与OCA表型共分离。此外，在一个立陶宛裔的患者中发现，C10orf11基因中有1bp的插入突变，患者表现为着色浅，更为明显的是眼部症状，如眼球震颤、虹膜透明、视敏度下降以及视神经交叉投射异常，这个新的OCA类型被命名为OCA7。C10orf11编码含198个氨基酸残基的蛋白，包括3个富亮氨酸重复(leucine-richrepeats，LRRs)和一个LRRC端功能域。含LRRs结构的蛋白功能多样，包括细胞黏附和信号传导、细胞外基质组装、神经发育以及RNA加工等。应用免疫组织化学定位人类胚胎组织中黑素母细胞和黑素细胞的C10orf11发现，C10orf11是从真皮向基膜迁移并最终到达毛囊和表皮的基底层，而在眼发育的任何阶段均未发现C10orf11的表达。通过对斑马鱼的同源基因进行研究发现，c10orf11(mRNA)在迁移的神经鞘细胞中存在表达。利用吗啉环反义寡核苷酸阻断c10orf11的表达后，大量已着色的黑素细胞着色变浅，但这种表达阻断在野生型c10orf11可逆转，突变型c10orf11无法逆转。这些发现提示，从斑马鱼到哺乳动物的进化过程中C10orf11保留了其黑素细胞转化的功能。

5展望

综合国外基因诊断中心经验，相当一部分(大约20%)白化病患者分子诊断不明，即只检测到一条致病单体或未能检测到致病突变。其原因一方面可能是发生在基因非编码区域的突变未得以检测;另外一方面可能存在尚未发现的新类型的白化病。已报道的直接或间接与色素生成相关的基因数目已增长到近400个，接近人类和小鼠基因总数的2%。然而，这400个基因中仅确认了18个与白化病相关，还有大量的白化病基因等待确认。新出现的基因组水平大规模测序也许能发现更多的白化病相关基因和相关突变。

除了上文提到的18个基因外，Griscelli综合征(Griscellisyndrome，GS)(有3个亚型，GS1、GS2和GS3，疾病相关基因分别为MYO5A、RAB27A和MLPH)有时也列为综合征型的白化病，其发病原因是黑素体转入黑素细胞缺陷，表现也包括皮肤和毛发着色浅，但GS并不具备白化病典型的眼部改变，因此，目前主流观点并未将GS相关基因列入白化病基因中。随着白化病相关基因数目的增加，白化病也变得更为复杂，甚至会挑战过去几十年一直采用的白化病的临床定义和特征。患者所表现出的高度临床异质性不禁让人产生疑问，究竟如何定义“白化病”?真正的色素完全缺失的情况只在OCA1(OCA1A亚型)和OCA4型患者中可见，而OCA4型患者的临床变异也很大，对日本人群的研究发现，其色素相关表型可以从类似OCA1A到接近正常。其他OCA类型(OCA2、OCA3、OCA5、OCA6和OCA7)以及综合征型白化病(HPS1-9和CHS1)在着色方面的临床表现变异非常大。这其中最极端的例子就是OA1，其皮肤和毛发的表现几乎与野生型一致，如果不做细致的眼部检查，几乎很难作出诊断。不管白化病遗传异质性有多大，所有类型的白化病或多或少的都有特征性的眼部表现，包括视网膜中央凹发育不良、视觉通路的视神经叉投射异常、虹膜透明、畏光以及眼球震颤等。这些眼部改变导致患者视敏度下降和视觉深度受损。

6结语

色素减少是白化病继发的临床特征，其是白化病的“果”而不是白化病的“因”。因此，白化病的诊断主要依赖特征性的视觉系统改变，并适当结合其他临床表型(如色素减少)。因此可以设想，将来新发现的“白化病”相关基因，其突变可引起经典的视觉系统症状，却不一定有色素方面的改变，几年前已有学者发现类似患者，这也为寻找新的白化病相关基因提供了思路。