EXPERT REVIEW OF MOLECULAR DIAGNOSTICS：脆性X综合征新表观遗传标记的鉴定

脆弱X综合征（FXS）是单基因智力残疾（ID）和自闭症谱系障碍的最常见形式。据估计，其在总人口中的流行率约为每5000名男性和每4000至8000名女性中就有1人。FXS在生命早期表现出来，除了ID外，还会引起从轻度到重度的症状。FXS的经典身体特征包括突出的耳朵、长脸和青春期的大ORchidism。其他症状可能包括行为问题、注意力缺陷多动症、焦虑、社会缺陷和自闭症。

FXS的遗传基础主要归因于脆弱信使核糖核蛋白1基因（FMR1，OMIM #309550）5'未翻译区域的CGG三核苷酸重复的扩张，这引发了一连串表观遗传修饰，使FMR1启动子沉默。这个高度多态性的区域根据CGG重复的数量分为四个等位基因类别。

5至44的重复数长度被视为正常稳定范围（N），而45至54的重复长度被归类为具有轻微不稳定的中间值（I）。55至200的重复被归类为突变前（PM），母体跨代扩张的风险很高，而大于200的重复被归类为完全突变（FM）。

FM等位基因的细胞因子通常被高甲基化，包括CpG岛和FMR1启动子区，这导致FMR1的转录沉默，并丢失或显著降低脆弱的X信使核糖核蛋白1（FMRP）水平。FMRP是一种主要在大脑中表达的RNA结合蛋白，在调节突触后神经元中的靶mRNA方面发挥着至关重要的作用。

虽然非常罕见，但一些携带FM以外的病原体变异（如FMR1编码区域的缺失和序列致病变异）的FXS患者表现出功能性FMRP缺乏。相比之下，PM等位基因通常具有转录性高表达，主要与脆弱X相关震颤和共济失调综合征以及脆弱X相关原发性卵巢功能不全有关。

除了与疾病相关的扩张外，还报告了扩展重复的收缩，导致更小的重复轨道，甚至正常大小的等位基因。在合子前期发生的收缩导致所有细胞中存在单个等位基因，而发生在合子后阶段的收缩导致不同大小的等位基因的马赛克个体。

因此，一些被诊断为FXS的人可能会表现出CGG重复的尺寸马赛克，导致FM、PM、I和N等位基因的组合甚至删除。此外，甲基化镶嵌作用可能导致一些细胞携带甲基化的FMR1等位基因，而另一些细胞携带未甲基化的FMR1等位基因，这可能会影响该疾病的临床表现，特别是在FM等位基因逃脱甲基化的情况下。此外，PM、I和N等位基因也可以偶尔经历甲基化。

FMR1启动子和CGG重复中CpG岛的甲基化是一个复杂的过程，涉及几个表观遗传修饰。在这种情况下，CGG重复上游650-800核苷酸的甲基化边界序列被确定为过渡位点，将高甲基化区域与FMR1启动子分离。在神经典型个体中，直到FMR1启动子，CpG岛未甲基化，允许基因转录，而在FXS个体中，甲基化边界的丧失导致高甲基化扩散到基因启动子，导致FMR1基因沉默。

甲基化边界在人类细胞系和组织中得到保守，无论年龄、性别和发育阶段如何，也存在于多个小鼠组织中。该区域的序列特异性地与人类细胞中的核蛋白结合，表明这种甲基化边界的稳定性对于保护FMR1启动子免受高甲基化和沉默至关重要。然而，在携带尺寸马赛克的FXS患者中，尚未接触到这种甲基化边界。

由于难以放大长重复产品和富含CG的区域，FXS的分子调查具有挑战性。即使使用高吞吐量的方法，分析这些重复区域仍然是一个重大挑战。此外，FMR1基因5'UTR中的甲基化可能与FXS严重程度有很强的联系。因此，2023年11月16日发表在EXPERT REVIEW OF MOLECULAR DIAGNOSTICS的研究，旨在表征与FXS相关的CGG重复附近的新表观遗传标记，包括甲基化边界。识别这些甲基化模式可能具有临床意义，为准确识别FXS患者并指导其治疗提供有价值的诊断工具。

这项试点研究调查了66名男性的甲基化边界和邻近区域，这些男性具有1至30岁的典型和非典型FXS（10.86±6.48岁）。AmplideX FMR1 mPCR试剂盒用于区分等位基因谱和甲基化水平。CpG站点通过热测序进行了评估。

研究结果显示，66名FXS患者中有40人（60.6%）表现出独家FM（n = 40），而其余（n = 26）表现出尺寸马赛克[10 PM_FM（15.15%）；10 N_FM（15.15%）；2 N_PM_FM（3%）]。四名患者（6.1%）在接近重复的地方有缺失。值得注意的是，FMR1内含子2中的CpG在FXS患者中表现出低甲基化，在对照组中表现出高甲基化，在应用69.5%的甲基化阈值时表现出显著的特异性、敏感性和准确性。

FMR1基因5'上游区域65至71 CpG的甲基化水平，通过我们队列中的热序进行评估

综上所述，虽然在理解FMR1表达调节背后的分子机制方面取得了很大进展，但基本问题仍未得到解答，需要进行额外的调查来解开该基因错综复杂的表观遗传调节。目前针对FMR1 CGG重复和甲基化的治疗干预进展已产生显著结果，表明与FMR1甲基化程度存在预测关系。最近，开发了一种创新的体外方法，通过招募内源性修复机制，通过随后的脱甲基化、基因再激活和FMRP恢复收缩重复扩张，这是未来治疗FXS的潜在方法。

然而，大小镶嵌主义与携带此类等位基因组合的患者的临床管理之间没有明确关系，在我们的队列中观察到数量显著的尺寸镶嵌主义病例（39.4%）。总体而言，我们的发现概述了典型和非典型FXS患者的差异甲基化模式。揭示的tronic CpG可能是未来FXS研究的宝贵资产，也是FXS诊断的新潜在表观遗传标记。

原始出处

Camilla Pereira da Silva, Diego Camuzi, Adriana Helena de Oliveira Reis, Andressa Pereira Gonçalves, Jussara Mendonça dos Santos, Filipe Brum Machado, Enrique Medina-Acosta, Sheila Coelho Soares-Lima & Cíntia Barros Santos-Rebouças (2023) Identification of a novel epigenetic marker for typical and mosaic presentations of Fragile X syndrome, Expert Review of Molecular Diagnostics, DOI: 10.1080/14737159.2023.2284782