为填补这一研究空白,法国多个研究机构(如巴黎公共医院集团、斯特拉斯堡大学等)联合德国、加拿大、英国等多国研究团队开展了相关研究。研究团队聚焦于主要剪接体的 U4 和 U5 snRNA 编码基因,利用大规模基因组测序数据,结合国际多中心病例,系统分析了 snRNA 基因变异与 NDD 的关系。该研究成果发表在《Nature Genetics》,为 NDD 的分子诊断和机制研究提供了关键 insights。
研究主要采用了以下关键技术方法:首先,对法国 PFMG2025 队列的 23,649 例罕见病患者(含 15,073 例 NDD 患者)进行全基因组测序,筛查 50 个 snRNA 基因的新生变异和罕见变异;其次,通过国际协作收集额外病例,扩大样本量;然后,运用 RNA 测序(RNA-seq)分析变异对剪接的影响,结合 DNA 甲基化分析探索表观特征;最后,通过结构分析和临床数据整合,明确基因型与表型的关联。
研究在 RNU4-2 基因中鉴定出 145 例(可能)致病性变异携带者,变异主要为新生突变,且 71% 为 n.64_65insT 插入突变,这些变异聚集于 U4 snRNA 的保守区域,如茎 III(stem III)和 T 环 / 准假结(T-loop/quasi-pseudoknot)结构。临床分析显示,变异位置与表型严重程度相关:T 环区域变异多导致严重 NDD,表现为宫内生长受限(IUGR)、脑室扩大、严重智力障碍(ID)等;而茎 III 区域变异则与较轻表型相关,患者语言能力较好,脑 MRI 异常较少。RNA-seq 显示,RNU4-2 变异导致特异性的可变 5' 剪接位点(5'SS)使用异常,且异常剪接模式与变异位置和临床严重程度相关。此外,DNA 甲基化分析发现了 RNU4-2 相关的表观特征(episignature),可有效区分患者与健康对照,并与表型 severity 关联。
研究在 RNU5B-1 和 RNU5A-1 基因中分别发现 21 例和少数病例的新生变异,其中 RNU5B-1 变异主要聚集于 U5 的 5' 环 I 区域,与 NDD 及多种先天畸形相关,如心脏异常、眼部异常等。RNU5A-1 变异也与 NDD 和肢体畸形相关。RNA-seq 显示,RNU5B-1 变异的剪接缺陷具有 variant-specific 特征,影响 5'SS 或 3'SS 的使用,而 RNU5A-1 变异可能同时影响 5'SS 和 3'SS。
亲本来源分析表明,RNU4-2 和 RNU5B-1 的致病性变异主要来源于母系等位基因,提示父系生殖细胞可能对严重剪接缺陷变异存在负选择。结构分析显示,RNU4-2 变异可能通过破坏 U4/U6 双链结构,影响 5'SS 在剪接体活性位点的正确定位,而 U5 的 5' 环 I 变异则可能干扰外显子对齐和剪接催化的精确性。
本研究首次明确 RNU5B-1 为 NDD 致病基因,并提示 RNU5A-1 为强候选基因,拓展了对 snRNA 基因在 NDD 中作用的认知。研究揭示了 snRNA 新生变异通过剪接缺陷和表观调控异常导致 NDD 的机制,为这类疾病提供了新的诊断标志物(如 5'SS 剪接特征和 DNA 甲基化签名)。此外,研究强调了基因组测序在检测 snRNA 基因变异中的必要性,因其常被外显子组测序遗漏。这些发现不仅丰富了剪接体病的分子谱,也为开发基于剪接调控的治疗策略奠定了基础,对 NDD 的精准诊断和靶向治疗具有重要临床意义。