【PPT讲义】徐湘民-血红蛋白病和地中海贫血

血红蛋白病和地中海贫血的分子遗传学基础南宁-沈阳，2015年11月08-10日徐湘民南方医科大学基础医学院南方医院产前诊断与遗传病诊断技术中心广东省出生缺陷监测与干预重点实验室概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础-地中海贫血（-地贫）-地中海贫血（-地贫）内容提要异常血红蛋白Abnormalhemoglobin,Structuralvariants地中海贫血(地贫)Thalassemias-thalassemia-thalassemia遗传性持续性胎儿血红蛋白Hereditarypersistenceoffetalhemoglobin(HPFH)遗传性血红蛋白病Inheriteddisordersofhemoglobin-地中海贫血人-珠蛋白基因突变使-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:#604131)HBA2:OMIM141850;HBA1:OMIM+141800-地中海贫血人-珠蛋白基因突变使-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:#613985)HBB:OMIM+141900地中海贫血(地贫)血红蛋白病是世界上最常见的出生缺陷之一全球每年约有790万出生缺陷患儿出生5种常见的疾病占7000种出生缺陷的25%血红蛋白病的发病率位于第三位204060801001200－－－－－－－－－－全球5种常见的出生缺陷35.333.623.719.3113.5中国南方高发地区人群携带率3%-24%BloodRev,2012.和地贫广泛分布于世界热带和亚热带全球有3.5亿人为地中海贫血基因携带者(占总人口的2%)WHO地区总人口(百万)出生人口(百万)纯合子出生(千)非洲837.032.1234.8美洲929.116.410.0东南亚1807.638.349.1欧洲896.512.22.8东地中海地区592.716.916.2西太平洋(中国)1797.525.518.1合计6860.4141.4332.0全球血红蛋白病人群负荷Blood,2011;WHOStatistics,2012.地区携带率（%）地贫地贫合计广西17.66.424.0云南9.87.317.1海南12.72.715.4广东8.52.511.0贵州4.25.19.3台湾7.31.28.5重庆5.22.07.2江西3.52.96.4四川1.73.04.7福建3.21.34.5湖南2.22.04.2中国南方人群地贫基因携带率防城港市224百色市834柳州市790贺州市1033玉林市1349南宁市1559广西地区地中海贫血的流行病学调查5,789人份北东南西汉族：3361壮族：1670瑶族：619其它：139ClinGenet,2010.正常人群75.86%17.55%-地贫6.43%β地贫δ地贫0.16%正常人群75.86％α地贫17.55%%%合计CD41-42CD17IVS-II-654-28CD71-72CD26IVS-I-1-29CD43CD27/28IVS-II-5ChineseG(A)0Cap+39合计SEA3.74.2WSCSQSTHAICD13CD30未知基因型9种突变13种突变广西地中海贫血流行病学调查地贫携带者约1000万ClinGenet,2010.省份总人口（万）出生人口（万）纯合子出生（千）广西46027112.70云南4596566.24广东104321084.51贵州3475481.67江西4457580.85四川8042740.75湖南6570800.60海南867120.47福建3689400.31台湾2336190.29重庆2885260.19合计5195159228.58中国南方血红蛋白病人群负荷和地中海贫的分子基础常染色体隐性遗传病致病基因：地贫-珠蛋白基因（16p13.3）地贫-珠蛋白基因（11p15.3）突变纯合子：重型地贫-致死中间型地贫-致残病理学基础：/链比例失衡地中海贫血:常染色体隐性遗传病基因携带者，杂合子基因携带者，杂合子β地贫患者，纯合子和地贫的病理学机制和临床分类-珠蛋白基因表达-地中海贫血临床综合征正常正常-地中海贫血特征-地中海贫血特征HbH病中间型-地中海贫血Bart’s胎儿水肿综合征重型-地中海贫血-地中海贫血临床综合征-珠蛋白基因表达珠蛋白链不平衡16p13.311p15.3地中海贫血的临床特征小细胞低色素性溶血型贫血(中、重度)黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增发育迟缓合并感染Bart’s水肿胎(地贫,宫内或出生后半小时内死亡)地贫血象：红细胞着色不足、异形红细胞和骨髓成红血细胞增多症地中海贫血的血液学表型特征RBC参数MCVMCH细胞形态变化Hb成分分析HbA2()或()HbBart’sHbH()HbE()12345NormalAA2AEBart’sAFHA+-500V,25min血红蛋白电泳图谱1.正常人Hb2.轻型地贫3.异常HbE杂合子4.新生儿HbBart’s(4,地贫 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 型）5.HbH中间型地贫的临床特征轻度黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增合并感染不需进行常规输血治疗血红蛋白水平维持在60-100g/L水平发病年龄在2岁以后,或成年期发病中间型地贫的临床特征轻度黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增合并感染不需进行常规输血治疗血红蛋白水平维持在60-100g/L水平发病年龄在2岁以后,或成年期发病重型地贫重型地贫中间型地贫地贫是严重致死、致残性遗传性血液病概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础-地中海贫血（-地贫）-地中海贫血（-地贫）内容提要概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础-地中海贫血（-地贫）-地中海贫血（-地贫）内容提要地贫分子遗传学基础珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变地贫分子遗传学基础珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变17种导致中国人-地中海贫血的缺失突变10kb0kb20kb30kb–10kb––MC––BRIT––MED––SPAN––THAI––HW––BS––FIL––SEA––11.1––GZ1––GZ2––LZ––235––27.6–4.2–3.7–2.7–2.4–6.4–21.93’HVRinterξHVR5’3’ζψζψα2ψα1α2α1θ21213’HVRinterξHVR5’3’4个功能性的基因3个功能性的基因2个功能性的基因0个功能性的基因1个功能性的基因正常静止型地贫轻型地贫HbH病HbBart’s胎儿水肿综合征地中海贫血表型和基因型的关系基因型频率(%)–3.7/––SEA49.29–4.2/––SEA16.54WS/––SEA16.01CS/––SEA12.46QS/––SEA3.74其它1.96中国南方人群不同基因型HbH病的分布UnpublishedData,2012.HbBart’s水肿胎家系的系谱图成员Hb(g/L)MCV(fl)MCH(pg)HbA2(%)基因型I1母亲（0携带者）10261.518.21.9––SEA/I2父亲（0携带者）14767.021.31.9––SEA/II1先证者(HbBart’s水肿胎)––––––SEA/––SEA地贫疾病严重程度的单倍型顺序21T2––12T1–1T––地贫分子遗传学基础珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变地贫分子遗传学基础珠蛋白基因缺失或点突变突变纯合子或双重杂合子复合自发突变家系C：自发突变家系B：非缺失突变家系A：缺失突变HbH病家系的系谱图三个HbH病家系的临床资料成员年龄(岁)Hb(g/L)MCV(fl)MCH(pg)HbA2(%)HbH(%)基因型I1母亲（0携带者）2411268.620.52.80.5––SEA/I2父亲（＋携带者）3113381.1273.10.4–27.6/II1先证者（HbH病患者）A27954.113.71.71.9–27.6/––SEAI1母亲（0携带者）4812166.025.02.90.8––SEA/I2父亲（+携带者）5014282.029.03.30.8WS/II1先证者（HbH病患者）B2511365.025.82.20.9––SEA/WSI1母亲（0携带者）3012379.026.72.9–––SEA/I2父亲（正常）3216287.029.23.5–/II1先证者（HbH病患者）C28460.715.91.53.2––SEA/CD43/44概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础-地中海贫血（-地贫）-地中海贫血（-地贫）内容提要概述定义流行病学临床分类及特征遗传学基础-地中海贫血（-地贫）-地中海贫血（-地贫）内容提要地贫致病基因突变珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子地贫显性突变地贫致病基因突变珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子地贫显性突变52种见于中国南方的导致珠蛋白基因表达降低的突变地中海贫血预防控制操作指南.人民军医出版社,2011.DominantLCR3’HS1GA地中海贫血表型和基因型的关系N/N0/Nor+/N+/++/00/0正常轻型地贫中间型地贫重型地贫中间型或重型地贫NatMed,2015血红蛋白转换调节规律（%）珠蛋白合成地贫发病时期成员年龄(岁)Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)HbF(%)基因型I1:母亲2811563.622.54.80.9CD17/NI2:父亲3313361.1235.11.4CD41–42/NII1:先证者53955.420.12.196.1CD17/CD41–42II2:弟弟212584.329.72.70.9N/N重型地贫:0突变双重杂合子0双重杂合子地中海贫血预防控制操作指南.人民军医出版社,2011.中间型地贫:0/+突变双重杂合子3’UTRTermCD+32A-C)BMCMedGenet,2010.家系成员RBC（1012/L）Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)MCHCHbF(g/L)(%)HbA2（%）基因型βαAⅠ15.0916790.432.836302.2N/N/AⅠ25.5211764.321.23301.24.8T+32/N/AⅡ16.0313065.721.63283.04.8T+32/N/AⅡ25.9012565.821.23221.54.7T+32/N/AⅡ35.6512970.822.83230.85.0T+32/N/AⅡ45.5412165.721.63281.04.627-28/N/AⅢ13.507270.620.629164.84.6T+32/27-28/中间型地贫家系的表型和基因型资料BMCMedGenet,2010.基因突变表型位点-globingene–90C→T+启动子突变–86C→A+启动子突变–73A→T+启动子突变–50G→A+启动子突变–32C→A+启动子突变–31A→C+启动子突变–30A→G+启动子突变–29A→G+启动子突变–28A→G+启动子突变–28A→C+启动子突变Cap+1A→C++加帽位点突变Cap+8C→T++5’UTR突变Cap+39C→T++5’UTR突变导致中国人群中间型的+地贫突变基因突变表型位点-globingeneCD26(GAG>AAG,Glu-Lys)HbE异常剪接IVS1-5G→C+共同序列突变IVS1-110G→A+共同序列突变IVS1-128T→G+共同序列突变IVS2-5G→C+共同序列突变TermCD+32A→C+3’UTR突变AATAAA→CATAAA+加尾信号突变导致中国人群中间型的+地贫突变基因型临床特征血液学表型地贫体征发病年龄输血Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2/HbE(%)HbF(%)17/HbE977/94.6±3.70.8-11.533/970.0±12.6(57.0-88.056.9±2.654.0-62.017.1±1.814.8-20.660.7±6.949.6-68.233.9±7.724.5-46.441-42/HbE977/91.4±1.00.4-2.544/973.3±13.0(65.0-105)65.1±7.056.0-75.019.7±2.016.0-23.554.0±8.143.7-64.139.2±10.624.9-56.371-72/HbE544/53.8±1.52-533/566.8±8.660.0-80.068.6±10.564.0-88.019.0±2.815.5-21.455.4±12.932.8-64.522.2±9.210.2-32.7654/HbE322/32.5±1.511/375.3±12.064.0-88.064.7±6.158.0-70.020.2±3.417.1-23.852.7±13.140.2-66.343.5±12.329.8-53.71-1/HbE111/10.80079.056.017.671.322.3合计272121/263.5±2.90.4-11.51111/2672.2±11.557.0-10562.6±7.754.0-79.018.7±2.414.8-23.857.0±9.632.8-71.334.1±11.410.2-56.3中间型地贫:0/HbE突变双重杂合子BMCMedGenet,2010.地贫致病基因突变珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子地贫显性突变地贫致病基因突变珠蛋白基因点突变或缺失突变纯合子或双重杂合子地贫显性突变地贫显性突变:中间型地贫CD53(−T)移码突变产生59AA的截短蛋白BloodCellsMolDis,2008.家系成员性别Age(Y)RBC(1012/L)Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)基因型βⅡ1男574.9490.067.820.05.37CD53/N/Ⅱ3男444.70100.575.922.35.55CD53/N/Ⅱ5男424.86124.085.725.52.78N/N/Ⅱ9女524.9390.869.819.84.54CD53/N/Ⅱ11女505.54100.163.020.05.00CD53/N/Ⅱ12男545.44146.090.226.82.50N/N/Ⅲ3女304.1880.265.019.65.65CD53/N/Ⅲ8男175.13129.084.725.02.33N/N/Ⅲ9男154.95120.080.424.22.39N/N/Ⅲ10男105.02126.076.323.32.60N/N/Ⅲ14男245.08`120.085.924.82.17N/N/Ⅲ19女255.15122.082.023.62.17N/N/Ⅲ20男236.14116.067.018.82.63N/N--SEA/Ⅲ25女225.2699.065.318.85.19CD53/N/Ⅲ26男225.13130.086.225.32.78N/N/Ⅲ27女164.89103.071.721.02.23N/N/Ⅲ28男255.06136.086.926.82.56N/N/珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因基因缺陷复合修饰基因变异地贫表型修饰基因珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因基因缺陷复合修饰基因变异地贫表型修饰基因中间型地贫:地贫复合地贫成员Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)HbF(%)地贫地贫I2:父亲12969.421.25.3─CD17/N––SEA/I1:母亲10064.820.14.7─IVS-Ⅱ-654/N––SEA/–4.2II1:先证者6651.716.04.038.1CD17/IVS-Ⅱ-654––SEA/–4.2地中海贫血预防控制操作指南.人民军医出版社,2011.中间型地贫:地贫复合珠蛋白基因三联体基因型临床特征血液学表型地贫体征发病年龄输血Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)HbF(%)CD41-42/NorCD17/N/00/512.3±3.57.5-4.000/490.2±14.281-10460.0±5.155.0-7.017.9±1.216.7-19.36.0±0.75.1-6.90.5±1.00.0-2.3BMCMedGenet,2010.珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因基因缺陷复合修饰基因变异地贫表型修饰基因珠蛋白基因拷贝数HbF水平相关调节基因基因缺陷复合修饰基因变异地贫表型修饰基因血红蛋白转换调节因子NatMed,2015BCL11AMYBKLF159HBB环境遗传及其他因素的贡献SNP染色体定位6q2311p152p16BCL11AHMIPHBBHbF相关的遗传因素研究CurrOpinHematol2009;PediatReports2011.Blood2014.19p13KLF1BCL11AHMIP其他未知基因年龄/性别19%15%10%KLF1%？c.519_525dupCGGCGCCc.895C>G中国南方地贫高发区的KLF1突变发生率明显高于北方地区Non-thalassemicendemicregion,n=11900.08%(1/1190)Thalassemicendemicregion,n=38391.25%(48/3839)ShandongChinaSNGuangdongc.519_525dupCGGCGCC36c.895C>G9c.1022G>A1c.13G>A1c.892G>C1c.41T>C1GuangxiBlood,2014.中国南方人群的KLF1突变谱突变AA变异位点类型功能预测N(%)CD44SIFTPolyPhen-2c.519_525dupCGGCGCCp.Gly176AlafsX179Exon2FrameshiftNANA48(75.0%)c.895C>Gp.His299AspExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging10(15.6%)c.1022G>Ap.Cys341TyrExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging2(3.1%)c.13G>Ap.Glu5LysExon1Missense0.040Damaging0.977Damaging1(1.6%)NAc.892G>Cp.Ala298ProExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging1(1.6%)c.913+1G>ANAIntron2SplicingNANA1(1.6%)c.1001C>Gp.Thr334ArgExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging1(1.6%)KLF1突变减轻重型-地贫临床表型作用地贫病例重型地贫中间型地贫0/0突变KLF1+/-突变基因型临床表型0/0突变+KLF1突变对-地贫的修饰作用患者特征性指标0/0,/,XmnI(–/–)rs766432(AA/AC),rs9399137(TT/CT)POR(95%CI)KLF1mu/wt(case,n=7)KLF1wt/wt(control,n=362)性别男:女5:2233:1291.000发病年龄(岁),meanSD13.71±10.035.88±4.100.001血红蛋白(g/L),meanSD82.57±7.8166.33±17.530.006HbF(g/L),meanSD‡39.58±21.89.17±11.05<0.001正规系统输血,No:Yes3:421:3410.0070.082(0.017–0.391)贫血分类TI:TM7:041:321<0.0010.009(0.000–0.153)KLF1突变是减轻表型严重性的遗传因素减轻表型等位基因PHazardratio95%CIKLF1mutations<0.0010.2130.119-0.379HBBmutations(+)<0.0010.3530.305-0.409HGB2rs7482114(XmnI,+)<0.0010.5120.432-0.608HBAmutations<0.0010.6710.600-0.750HBS1L-MYBintergenicregionrs9399137(C)<0.0010.7240.644-0.813BCL11Ars766432(T)<0.0010.7610.680-0.851-地贫修饰基因变异多因素分析KLF1突变是作用于表型严重程度最强的遗传因素同行评议“Liu等增添理解血红蛋白病表型变异性的知识。发现KLF1突变在β地贫患者中普遍存在，并可减轻表型。本文支持KLF1单等位基因突变可以修饰血红蛋白病这一新概念。”JamesJ.Bieker西奈山医学院发育和再生生物学教授西奈山伊坎医学院Bieker实验室主任地贫样小细胞低色素性溶血性贫血起病：6月,新生儿黄疸6月,新生儿黄疸血象：Hb79.0g/LHb97.0g/LMCV72.4fLMCV72.4fLMCH24.9pgMCH25.1pg/1.28/1.17体征：贫血面容,肝脾肿大贫血面容,肝脾肿大基因型:N/NN/Nc.519_52dupCGGCGCC/c.519_52dupCGGCGCC/c.892G>C,A298Pc.1012C>T,P338S病例1(4岁,男)病例2(12岁,男)EurJHumGenet,2015.KLF1突变隐性遗传性贫血的表型特征非输血依赖性贫血：Hb70-100g/LRBC参数：MCV↓、MCH↓、Rtc↑Hb分析：HbF↑、/↑、/+↓良性红细胞表型红系形态学改变临床和血液学表型CD44：↓In(Lu)：阳性-globin链：阳性锌原卟啉：阳性光镜：异形RBC、双核、核碎裂电镜：胞质伪足、团块状异染色质EurJHumGenet,2015.β-地贫样表型表型：HGB:79g/LMCV:79fLMCH:24.9pgHbA2:4.8%HbF:26.6%HBB基因型检测HBA基因型检测Sanger测序阴性Gap-PCR/MLPA阴性RDB/Sanger测序阴性深度测序KLF1-/-确诊地贫样贫血病例的实验室检测中间型地贫的临床特征轻度黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增合并感染不需进行常规输血治疗血红蛋白水平维持在60-100g/L水平发病年龄在2岁以后,或成年期发病中间型地贫的临床特征轻度黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增合并感染不需进行常规输血治疗血红蛋白水平维持在60-100g/L水平发病年龄在2岁以后,或成年期发病地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血地贫βγα地贫(/+)地贫(/+)正常γβα修饰基因主要遵循常染色体隐性遗传规律罕见病例遵循特殊遗传规律自发突变显性突变表型变异遵循遗传修饰作用规律-和-地复合-地贫复合HbF相关SNPs地中海贫血遗传咨询要点地中海血贫携带者筛查及产前诊断流程被检对象（婚前或孕早、中期）血液学分析（MCH，HbA2%）排除地贫地贫携带者遗传咨询，配偶检查地贫携带者排除地贫遗传咨询双亲基因分析胎儿产前诊断终止妊娠血液学分析（MCH，HbA2%）？地中海血贫携带者筛查及产前诊断流程被检对象（婚前或孕早、中期）血液学分析（MCH，HbA2%）排除地贫地贫携带者遗传咨询，配偶检查地贫携带者排除地贫遗传咨询双亲基因分析胎儿产前诊断终止妊娠血液学分析（MCH，HbA2%）？