该研究成果表明，FBXO11基因致病变异会导致中国人群罹患一种智力障碍综合征（Intellectual developmental disorder with dysmorphic facies and behavioral abnormalities, IDDFBA），但在临床表现上与国际报道存在一些差异。同时，RNAseq差异表达分析、可变剪接分析，初步揭示了FBXO11基因潜在的致病机制。
研究背景 智力障碍是一种以认知和适应性行为限制为特征的复杂神经发育障碍。这种疾病在表型和病因上都是高度异质性的，受到各种环境和遗传因素的影响。 近几年，随着测序技术、分析技术的进步，特别是全外显子测序(Whole-exome sequencing，WES)技术的发展，使得我们能够更全面、更快速地识别与智力障碍相关的遗传变异，为智力障碍相关疾病的诊断带来改变。 FBXO11被认为参与底物蛋白识别并促进靶蛋白泛素化和降解，参与基因组稳定性的维持。该基因的胚系致病变异在2019年被证明与一种智力障碍综合征有关 (https://omim.org/entry/618089)。 本研究首次在中国的5个智力障碍家族中，发现了新的FBXO11基因变异，扩大了该基因变异谱，并证明不同人群存在临床表型差异。同时，首次运用RNAseq技术研究了FBXO11基因潜在的致病机制。 研究方法 本研究入组患者来源于重庆医科大学附属第二医院牵头的智力障碍研究队列。本研究使用全外显子测序方法检测受检者外周血提取的gDNA样本，随后进行数据分析、变异解读；并通过大样本联合分析寻找不同患者携带的相同基因上的变异，本研究共鉴定来自5个家系的12名患者所携带的5个不同FBXO11基因变异。为了寻找差异表达基因和异常剪接改变，对鉴定出的先证者进行了RNAseq检测和分析。 研究结果 FBXO11基因变异导致的智力障碍在中国人群中的表型谱
本研究共鉴定来自5个家系的12名患者，总结发现所有患者均有智力障碍，其中，10名患者有全面发育迟缓，8名患者表现出语言发育迟缓，6名患者存在矮小，7名患者肥胖，4名患者听力障碍。智力障碍方面，各患者间差异较大，表现为从轻度到重度的智力障碍。少数患者表现出接受性语言发育迟缓、肌张力障碍、癫痫。与国际报道不同的是，我们并未在中国患者中发现明显的畸形特征。
全外显子测序鉴定出5个新的FBXO11基因变异
通过全外显子测序，本研究共在5个智力障碍患者家系中发现5个不同的FBXO11基因变异，分别是：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)（图1）。
图1：家系情况及基因检测结果 基于RNAseq发现FBXO11基因异常剪接
为了进一步分析家系2中检测到的外显子22/23缺失所造成的影响，我们通过RNAseq检测发现，家系2在RNA层面存在FBXO11基因的异常剪接，同时采用RT-PCR技术结合一代测序的方法验证了该结果的准确性（图2）。最终结果表明，FBXO11基因外显子22/23缺失导致该基因在外显子23下游编码形成一个新的外显子（预测的蛋白改变为：p.853_927delinsIleAsnValHisProHis）。
图2：家系2 FBXO11基因异常剪接 FBXO11基因变异保守性及蛋白结构预测，佐证所检出变异的致病性
为了进一步证明所检出变异的致病性，我们对5个变异进行了变异位点保守性评估和蛋白3D结构预测评估，结果表明NM_001190274.1 (FBXO11): c.1981_1983del (p.His661del) 和NM_001190274.1 (FBXO11): c.1616G>A (p.Arg539Lys) 两个变异均处于高度保守的氨基酸位点；且可能从氢键相互作用的改变、氨基酸残基空间冲突两个不同的层面影响FBXO11蛋白的功能。另外，从蛋白3D结构预测可以得出，如果所检出的烈性变异逃逸了无义突变介导的mRNA降解 (nonsense-mediated mRNA decay, NMD)，那么也会形成错误或截短的FBXO11蛋白（图3）。
图3：保守性及3D蛋白结构预测 RNAseq差异表达及富集分析 探索FBXO11基因潜在致病机制
为了探索FBXO11基因的致病机制，对5个家系的先证者进行了RNAseq检测，通过差异表达分析和富集分析，与对照组相比，我们发现了148个差异表达基因，其中包含多个已知的致病基因，如KMT2B、NHEJ1、PIK3R2、MYH7、MYL2等，以上基因与神经系统发育、智力障碍、免疫缺陷、骨骼肌等密切相关。通过Reactome Pathway、Gene Ontololy和疾病相关基因富集分析证明，差异表达基因主要集中在肌肉、免疫系统、心脏等相关疾病（图4）。
图4：差异表达基因的富集结果
研究总结 本研究首次在中国人群中报道了FBXO11基因相关的智力障碍患者，扩大了FBXO11基因的变异谱和表型谱。同时，我们发现FBXO11基因致病变异导致的中国人群智力障碍综合征部分临床特征与其他种族人群存在差异。 随着二代测序（Next-generation Sequencing, NGS）的飞速发展，全外显子测序已成为识别单基因遗传病的一线诊断工具。全外显子测序主要检测的变异类型为单核苷酸变异 (SNV) 和小片段插入缺失 (InDel)，这些变异往往是遗传疾病的关键诱因。而基于外显子测序数据的深入分析，有效识别外显子级别的拷贝数变异(CNV)，对于揭示罕见遗传病的复杂病因同样重要。因此，全外显子测序凭借其在多种变异检测上的全面性，为实现遗传病的早期诊断和个性化治疗策略提供了强有力的支持。
香港宝典全年资料大全全外显子测序基因检测项目
香港宝典全年资料大全临床基因组中心严格按照ISO 15189认可和CAP认证要求进行实验室标准和规范的管理，具备样本检测、生信分析、报告解读、遗传咨询、自主研发等综合能力，积极参加并高水平通过NCCL、CAP、EMQN多项高通量测序室间质评。中心开发了基于全外显子测序、家系全外显子测序以及全基因组测序的遗传病分析流程，能够完成各类遗传性疾病的筛查与诊断。
