800多年前,三大洲的多個(gè)癲癇患者家庭可能有一個(gè)共同的祖先
遺傳性癲癇伴熱性驚厥加 (GEFS+) 是一種常染色體顯性遺傳的家族性癲癇綜合征,其特征是家族內(nèi)具有獨(dú)特的表型異質(zhì)性。SCN1B c.363C>G (p.Cys121Trp) 變體已在具有 GEFS+ 的獨(dú)立、多代家族中發(fā)現(xiàn)。該變異存在于人群數(shù)據(jù)庫中(頻率非常低),且有臨床、遺傳和功能證據(jù)支持致病性。反復(fù)出現(xiàn)的變異可能是由于一個(gè)始祖事件,其中的變異從一個(gè)共同的祖先繼承而來。
近日,Samuel F. Berkovic團(tuán)隊(duì)報(bào)告了在14個(gè)獨(dú)立的癲癇家族中導(dǎo)致 SCN1B c.363C>G 變異的單一創(chuàng)始人事件的證據(jù)。在所有家庭中都觀察到了一個(gè)共同的單倍型,最近的共同祖先的年齡估計(jì)在大約800年前。
這些發(fā)現(xiàn)表明,在不完全外顯的輕度表型中,在人群中出現(xiàn)的低頻率的變異應(yīng)該被認(rèn)為具有潛在的致病性,并且可能比以前認(rèn)為的對遺傳起著更重要的貢獻(xiàn),他們的成果發(fā)表在The American Journal of Human Geneticsz雜志上,名為“A founder event causing a dominant childhood epilepsy survives 800 years through weak selective pressure”。
SCN1B是第一個(gè)與 GEFS+相關(guān)的基因,SCN1B 中的致病變異約占受 GEFS+ 影響的家族的 8%?;诖笮图彝パ芯縎CN1B 變異的外顯率估計(jì)為 62 %–76%。在不相關(guān)的個(gè)體或家庭中觀察到的復(fù)發(fā)性變異可能是由獨(dú)立產(chǎn)生的變異引起的,也可能是由于至少一個(gè)創(chuàng)始人事件,其中個(gè)體從共同祖先那里繼承了該變異。
從癲癇研究中心數(shù)據(jù)庫中鑒定出九個(gè)分離雜合 SCN1B c.363C>G 變體的澳大利亞家庭(表1)。這些家庭被招募到癲癇遺傳基礎(chǔ)的長期研究中,最初是因?yàn)榘d癇家族史而被確定的。通過 Epi25 Collaborative 確定了另外 5 個(gè)來自英國、美國和澳大利亞的攜帶相同變體的個(gè)體。
表1. 受癲癇影響家庭的臨床和人口統(tǒng)計(jì)學(xué)細(xì)節(jié)
為了探索在缺乏證據(jù)支持家族間關(guān)系的情況下,該變異是否仍然可能源于一個(gè)共同的祖先(即創(chuàng)始人效應(yīng)),作者使用SCN1B c.363C> G 兩側(cè)的階段性 SNP 數(shù)據(jù)重建了 19 號染色體單倍型每個(gè)家庭的變體。
在 chr19q13.11(chr19:35,298,500–35,559,474 [hg19],圖1A)的所有 14 個(gè)家族共享一個(gè)跨越約 260 千堿基對 (kb) 或 0.5 厘摩根 (cM) 的核心祖先單倍型。在核心 0.5 cM 區(qū)域之外,任何兩個(gè)家族之間的共享單倍型范圍從大約 630 kb 到 6.9 兆堿基對 (Mb)(圖1A)。
圖1. SCN1B位點(diǎn)周圍共有單倍型區(qū)域的表現(xiàn)
作者確定了所有歐洲隊(duì)列樣本中的單倍型頻率為 0.7%,而英國和西歐來源的樣本中的單倍型頻率為 1.3%。同時(shí),他們在 UK Biobank 數(shù)據(jù)中觀察到的變異頻率 (0.039%) 遠(yuǎn)低于在 1000 Genomes Project 數(shù)據(jù)中觀察到的單倍型頻率 (1.3%)。這與在群體中已經(jīng)多次出現(xiàn)的單倍型上發(fā)生的突變事件是一致的。
66 個(gè) UK Biobank 變異攜帶者 (89%) 共享在 14 個(gè)癲癇家族中發(fā)現(xiàn)的完整的 0.5 cM 核心祖先單倍型(圖1B)。其余 8 個(gè) UK Biobank 變異攜帶者共享較小的核心單倍型區(qū)域,范圍從 0.19 cM 到 0.48 cM。所有的 74 個(gè)人還與核心單倍型區(qū)域外的原始 14 個(gè)家族共享擴(kuò)展單倍型的片段(圖1B)。
據(jù)估計(jì),這 14 個(gè)癲癇家族的最新共同祖先生活在大約 31 代或 800 年前。這個(gè)共同創(chuàng)始人的年齡表明,這種變體出現(xiàn)在18世紀(jì)末白人在澳大利亞定居之前。另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是,該變異在英國生物銀行的歐洲隊(duì)列中出現(xiàn)的頻率是gnomAD的14倍,加上癲癇家族的祖先起源,支持該變異的英國起源,隨后隨著英國個(gè)體的遷移通過澳大利亞和美國的定居點(diǎn)傳播。
盡管SCN1B c.363C>G 變體導(dǎo)致了常染色體顯性遺傳的兒童期發(fā)病疾病,它的特征和相關(guān)表型可以解釋為什么該變體在人群中持續(xù)存在許多代。盡管大多數(shù)新的、對人類健康有害的非同義變異通過純化選擇迅速從人群中消除,與輕微表型相關(guān)的變異(如發(fā)熱性癲癇),那些不完全外顯或引起晚發(fā)性疾病的變異可能受到較弱的選擇,因此達(dá)到相對較高的人群頻率。
SCN1B c.363CG可導(dǎo)致功能的增加,大多數(shù)攜帶者表現(xiàn)為發(fā)熱性癲癇的輕微表型,通常在6歲時(shí)消退,或不受影響。這些因素最有可能解釋了它在800年后仍然存在于人口中。
總 結(jié)
作者的研究結(jié)果為SCN1B c.363CG (p.Cys121Trp)變體的共同始祖提供了證據(jù),并估計(jì)了從最近的共同始祖開始的時(shí)間。這些發(fā)現(xiàn)表明,在人群中出現(xiàn)的低頻率的變異,可能代表著不完全外顯的輕度表型的潛在致病性,并且可能比以前認(rèn)為的更重要。這些變異因?yàn)樗鼈兊娜后w頻率,可能在隊(duì)列研究或臨床實(shí)驗(yàn)室中被錯(cuò)誤地排除。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2022.10.004
參考文獻(xiàn)
Grinton BE, Robertson E, Fearnley LG, Scheffer IE, Marson AG, O'Brien TJ, Pickrell WO, Rees MI, Sisodiya SM, Balding DJ, Bennett MF, Bahlo M, Berkovic SF, Oliver KL. A founder event causing a dominant childhood epilepsy survives 800 years through weak selective pressure. Am J Hum Genet. 2022 Oct 20:S0002-9297(22)00452-9. doi: 10.1016/j.ajhg.2022.10.004. Epub ahead of print. PMID: 36288729.
編譯作者:Ayden(brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì))
校審:Simon(brainnews編輯部)