該研究成果表明，FBXO11基因致病變異會導致中國人群罹患一種智力障礙綜合征（Intellectual developmental disorder with dysmorphic facies and behavioral abnormalities, IDDFBA），但在臨床表現上與國際報道存在一些差異。同時，RNAseq差異表達分析、可變剪接分析，初步揭示了FBXO11基因潛在的致病機制。
研究背景 智力障礙是一種以認知和適應性行為限制為特征的復雜神經發育障礙。這種疾病在表型和病因上都是高度異質性的，受到各種環境和遺傳因素的影響。 近幾年，隨著測序技術、分析技術的進步，特別是全外顯子測序(Whole-exome sequencing，WES)技術的發展，使得我們能夠更全面、更快速地識別與智力障礙相關的遺傳變異，為智力障礙相關疾病的診斷帶來改變。 FBXO11被認為參與底物蛋白識別并促進靶蛋白泛素化和降解，參與基因組穩定性的維持。該基因的胚系致病變異在2019年被證明與一種智力障礙綜合征有關 (https://omim.org/entry/618089)。 本研究首次在中國的5個智力障礙家族中，發現了新的FBXO11基因變異，擴大了該基因變異譜，并證明不同人群存在臨床表型差異。同時，首次運用RNAseq技術研究了FBXO11基因潛在的致病機制。 研究方法 本研究入組患者來源于重慶醫科大學附屬第二醫院牽頭的智力障礙研究隊列。本研究使用全外顯子測序方法檢測受檢者外周血提取的gDNA樣本，隨后進行數據分析、變異解讀；并通過大樣本聯合分析尋找不同患者攜帶的相同基因上的變異，本研究共鑒定來自5個家系的12名患者所攜帶的5個不同FBXO11基因變異。為了尋找差異表達基因和異常剪接改變，對鑒定出的先證者進行了RNAseq檢測和分析。 研究結果 FBXO11基因變異導致的智力障礙在中國人群中的表型譜
本研究共鑒定來自5個家系的12名患者，總結發現所有患者均有智力障礙，其中，10名患者有全面發育遲緩，8名患者表現出語言發育遲緩，6名患者存在矮小，7名患者肥胖，4名患者聽力障礙。智力障礙方面，各患者間差異較大，表現為從輕度到重度的智力障礙。少數患者表現出接受性語言發育遲緩、肌張力障礙、癲癇。與國際報道不同的是，我們并未在中國患者中發現明顯的畸形特征。
全外顯子測序鑒定出5個新的FBXO11基因變異
通過全外顯子測序，本研究共在5個智力障礙患者家系中發現5個不同的FBXO11基因變異，分別是：NM_001190274.1 (FBXO11): c.1981_1983del (p.His661del)、FBXO11 exon 22-23del、NM_001190274.1 (FBXO11): c.1616G>A (p.Arg539Lys)、NM_001190274.1 (FBXO11): c.2541_2551del (p.Met847IlefsTer7)、NM_001190274.1 (FBXO11): c.1750del (p.Val584PhefsTer23)（圖1）。
圖1：家系情況及基因檢測結果 基于RNAseq發現FBXO11基因異常剪接
為了進一步分析家系2中檢測到的外顯子22/23缺失所造成的影響，我們通過RNAseq檢測發現，家系2在RNA層面存在FBXO11基因的異常剪接，同時采用RT-PCR技術結合一代測序的方法驗證了該結果的準確性（圖2）。最終結果表明，FBXO11基因外顯子22/23缺失導致該基因在外顯子23下游編碼形成一個新的外顯子（預測的蛋白改變為：p.853_927delinsIleAsnValHisProHis）。
圖2：家系2 FBXO11基因異常剪接 FBXO11基因變異保守性及蛋白結構預測，佐證所檢出變異的致病性
為了進一步證明所檢出變異的致病性，我們對5個變異進行了變異位點保守性評估和蛋白3D結構預測評估，結果表明NM_001190274.1 (FBXO11): c.1981_1983del (p.His661del) 和NM_001190274.1 (FBXO11): c.1616G>A (p.Arg539Lys) 兩個變異均處于高度保守的氨基酸位點；且可能從氫鍵相互作用的改變、氨基酸殘基空間沖突兩個不同的層面影響FBXO11蛋白的功能。另外，從蛋白3D結構預測可以得出，如果所檢出的烈性變異逃逸了無義突變介導的mRNA降解 (nonsense-mediated mRNA decay, NMD)，那么也會形成錯誤或截短的FBXO11蛋白（圖3）。
圖3：保守性及3D蛋白結構預測 RNAseq差異表達及富集分析 探索FBXO11基因潛在致病機制
為了探索FBXO11基因的致病機制，對5個家系的先證者進行了RNAseq檢測，通過差異表達分析和富集分析，與對照組相比，我們發現了148個差異表達基因，其中包含多個已知的致病基因，如KMT2B、NHEJ1、PIK3R2、MYH7、MYL2等，以上基因與神經系統發育、智力障礙、免疫缺陷、骨骼肌等密切相關。通過Reactome Pathway、Gene Ontololy和疾病相關基因富集分析證明，差異表達基因主要集中在肌肉、免疫系統、心臟等相關疾病（圖4）。
圖4：差異表達基因的富集結果
研究總結 本研究首次在中國人群中報道了FBXO11基因相關的智力障礙患者，擴大了FBXO11基因的變異譜和表型譜。同時，我們發現FBXO11基因致病變異導致的中國人群智力障礙綜合征部分臨床特征與其他種族人群存在差異。 隨著二代測序（Next-generation Sequencing, NGS）的飛速發展，全外顯子測序已成為識別單基因遺傳病的一線診斷工具。全外顯子測序主要檢測的變異類型為單核苷酸變異 (SNV) 和小片段插入缺失 (InDel)，這些變異往往是遺傳疾病的關鍵誘因。而基于外顯子測序數據的深入分析，有效識別外顯子級別的拷貝數變異(CNV)，對于揭示罕見遺傳病的復雜病因同樣重要。因此，全外顯子測序憑借其在多種變異檢測上的全面性，為實現遺傳病的早期診斷和個性化治療策略提供了強有力的支持。
迪安診斷全外顯子測序基因檢測項目
迪安診斷臨床基因組中心嚴格按照ISO 15189認可和CAP認證要求進行實驗室標準和規范的管理，具備樣本檢測、生信分析、報告解讀、遺傳咨詢、自主研發等綜合能力，積極參加并高水平通過NCCL、CAP、EMQN多項高通量測序室間質評。中心開發了基于全外顯子測序、家系全外顯子測序以及全基因組測序的遺傳病分析流程，能夠完成各類遺傳性疾病的篩查與診斷。
