JNNP:235个法国ALS家系遗传筛查中的家族聚类效应

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是成人最常见的运动神经元疾病。这种神经退行性疾病的特点是在延髓和脊髓区域的上运动神经元和下运动神经元进行性死亡。这种疾病发病后中位生存期为36个月。但是经过几十年的研究，病理生理学仍然没有得到充分的了解，但全世界普遍认为环境和遗传因素在疾病的发生中起着关键作用。研究最早于1850年首次描述了家族性肌萎缩侧索硬化症（FALS）之后，但是直到1954年家族形式的肌萎缩侧索硬化症才被正式接受。1993年发现了FALS中超氧化物歧化酶1（SOD1）基因的突变，在过去的30年中，已有30多个与ALS相关的致病基因被发现。这些基因的5个变体与多种病理机制有关，包括神经炎症、兴奋性毒性和缺陷轴突转运、蛋白质稳态、自噬、RNA代谢和线粒体功能异常。目前，FALS占ALS病例的5%-10%，四个基因（C9orf72、SOD1、TARDBP、FUS）约占FALS家系的60%，不到散发性ALS（SALS）病例的10%。虽然遗传学在ALS病理生理学中的关键作用已被广泛接受，但由于难以确定少数ALS家族的遗传机制，以及在基因型和非典型ALS表型之间绘制明确相关性的复杂性，许多情况仍然无法解释。这些复杂的情况将通过使用整合表型和家族数据的预测工具加以研究，并允许有针对性的分子生物学筛查。本研究的目的是对235个法国FALS家系的流行病学、表型和基因型进行全面分析，以确定ALS病例的家族聚集性和疾病的表型是否与基因型直接相关。更好地理解这些关系将有助于提出有针对性的诊断方法，从而加速和改善个性化患者护理。

在19个法国ALS中心招募了235例无关家族病例的白种人ALS患者。对于每个家庭，本文收集了ALS的病例数、受ALS影响的世代数与其他家族ALS病例之间的父母关系，以及ALS患者的男性和女性人数。考虑到受ALS影响的世代数，将队列分为三个亚组：单代（对于单代）当疾病出现在一代时，当疾病出现在两代时，多代（对于多代）当疾病出现在三代时。收集所有FALS先证者的以下临床特征：出生日期、性别、发病年龄、发病部位（指第一个虚弱部位）、死亡日期或最后更新日期。所有患者均同意进行DNA分析。从血液中提取基因组DNA。所有先证者进行下一代测序（NGS）分析，研究以下基因组：ALS2、ANG、CHCHD10、CHMP2B、DAO、DCTN1、DPYSL3、FIG4、FUS、GRN、MAPT、MATR3、NEFH、OPTN、PRPH、PSEN1、PSEN2、SETX、SIGMAR1、SOD1、SPG11、QSTM1、TAF15、TARDBP、TBK1、TREM2、TUBA4A、UBQLN2、VAPB和VCP。使用GATK工具（V.3.4）调用变体，使用ANNOVAR软件注释，使用samtools（V.1.8）分析覆盖率。选择16个变体，覆盖率至少为30倍，在1000个基因组项目中等位基因频率，所有群体的精确数据库<0.01%（同义）变异被排除在外）。使用3130xl基因分析仪（ThermoFisher）通过Sanger测序验证由NGS鉴定的变体。

病人男女性别比为0.93（113/122），平均发病年龄为57.6±12.1岁，发病部位为上肢69例（30.3%），下肢99例（43.4%）。中位病程为30.0±40.4个月，范围为5.0~221.0个月（n=149）。147个家系（62.5%）只包括2例ALS患者。125例（89对亲子，36对兄弟姐妹）为一级亲属，22例（6对表亲，16对叔侄或祖父孙女）为二级亲属。其余88个家系涉及49个家庭的3个受累亲属（20.9%），17个（7.2%）家系的4个受累亲属，5个8个（3.4%）家系中的受影响亲属，4个（1.7%）家系中的6个受影响亲属，3个（1.3%）家系中的9个和10个受影响亲属，一个（0.4%）家系中的7个、8个、11个和15个受影响亲属。两例FALS与至少三例FALS的发病年龄有显著性差异（t检验，p<0.003）。性别比（χ2检验，p=0.10）、发病部位（χ2检验，p=0.34）和病程（对数秩检验，p=0.66）无差异。

在149个（63.4%）家系（已知FALS基因）中发现C9orf72基因中的G4C2异常扩增和/或另一个基因中的遗传变异。其余86例（36.6%）FALS基因未知组先证者C9orf72和NGS分析正常。使用NGS鉴定的变异被认为是有害的（D）59例，不确定显著性变异（VUS）34例，中性变异（N）39例。在所有候选变体中，观察到31个基因中只有11个存在50种不同的有害变体（在线补充表1）。235个家庭中有98个（41.7%）与C9orf72有关。30例（12.8%）先证者出现SOD1突变，9例（3.8%）先证者出现TARDBP突变，7例（3.0%）先证者出现FUS突变。其余的突变TBK1（R440fs，E476fs），FIG4（I41T，S787N），ALS2（L238F，R1421fs），SETX（L1976F M2017I），DYSPL3（I255V）。在两个先证者中发现，一个先证者中发现DCTN1（G601A），PFN1（M114T）或SPG11（G2317D）突变。

总之，建议在家族性ALS中，应重视家系和临床表型的研究，以提高分子诊断水平。可以假设在ALS家族中的观察结果在其他欧洲和北美国家也可能有效，一旦确认，这项研究将改变我们在FALS基因筛查中的临床实践，因为ALS病例的家族聚集性决定了一些基因分析的优先顺序。