宋立，劉洋

(天津市兒童醫(yī)院，天津300134)

Usher綜合征(USH)，又稱先天性聾視網(wǎng)膜色素變性綜合征。據(jù)報道[1]，USH的發(fā)病率約為1/6 000，在聾兒中USH約占11%。USH是一種常染色體隱性遺傳病，具有遺傳異質性[2]，主要臨床表現(xiàn)為視網(wǎng)膜色素變性( retinitis pigmentosa，RP) 和感音神經(jīng)性聽力損失(sensorineural hearing loss，SNHL)，部分患者可存在前庭功能障礙。USH根據(jù)視聽癥狀的發(fā)病年齡、損傷的嚴重程度以及前庭受累分為三種亞型(USH Ⅰ、USH Ⅱ、USH Ⅲ)。近年來還發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)三種亞型的非典型USH。早期由于視網(wǎng)膜桿狀光感受器發(fā)生變性，USH患兒會出現(xiàn)夜盲癥和周圍視力喪失，直至錐狀光感受器逐漸退化，最終完全失明，患者可能出現(xiàn)各種心理障礙。目前USH的發(fā)病機制尚未明確。現(xiàn)將近年USH的遺傳學特點及治療方法相關研究進展綜述如下。

1 遺傳學特點

迄今已鑒定出十四個USH致病基因，另外還有三個位點被懷疑與USH有關。目前明確9個基因與USH Ⅰ型相關，分別是MYO7A(USH1B)、CDH23(USH1D)、 USH1G、USH1C、USH1E、PCDH15(USH1F)、USH1H、USH1J、USH1K。主要突變類型為非同義突變、缺失重復及可變剪切位點變異等。與USH Ⅱ型相關的突變基因包括USH2A、GPR98(USH2C)、DFNB31(USH2D)。而致病基因CLARIN/CLRN1和HARS則與USH Ⅲ型相關。另外，兩個修飾基因PDZD7和CEP250已被確認。USH疾病基因具有許多亞型，外顯子數(shù)量巨大?？偣灿?00多個編碼外顯子在已知的USH基因中被發(fā)現(xiàn)。目前USH致病基因研究方面已取得了大量進展，通過對不同動物模型中USH基因的廣泛研究，有證據(jù)表明內(nèi)耳毛細胞發(fā)育和光感受器細胞的缺陷可能是USH發(fā)病機制的基礎[3]。

1.1 常見USH亞型基因突變特點 USH Ⅰ型臨床癥狀最嚴重，患者存在重度先天性聽力障礙，青春期前即可發(fā)生視網(wǎng)膜色素變性，伴前庭功能障礙及消失[4]。它主要由MYO7A基因的突變引起，包含49個外顯子，編碼氨基酸達到2 215個。MYO7A基因編碼的肌球蛋白VIIA屬于馬達蛋白中的一種，與ATP 酶發(fā)生作用，水解ATP使肌球蛋白絲與肌動蛋白一起產(chǎn)生肌肉收縮，完成肌絲運動，使視網(wǎng)膜色素上皮細胞發(fā)生移行，光感受器細胞碎片被吞噬，轉運視蛋白纖毛形成內(nèi)耳感覺細胞靜纖毛。當USH Ⅰ型患者發(fā)生視網(wǎng)膜病變時，萼突缺陷可能是其新的發(fā)病機制[5]，萼突是位于光感受器外節(jié)基部周圍的微絨毛，錐細胞和桿狀光感受器細胞中萼突的發(fā)育和維持依賴于原鈣黏附素-15，原鈣黏附素-15是USH1F基因型中的缺陷蛋白，原鈣黏附素-15的缺乏，導致感光器功能受損和感光器外段形狀異常。USH Ⅰ型患者的基因中，MYO7A、CDH23、PCDH15和USH1C可能存在基因型—表型相關性。Ma等[6]在一個中國家庭的USH患者中均存在MYO7A基因突變，其中一個是新的錯義突：c.3671C>A(p.A1224D)，另一個是已報道[7]的插入突變c.390_391insC (p.P131PfsX9)，這兩種復合雜合變體與常染色體隱性聽力損失表型共分離有關。同年，代艾艾等[8]對一個來自中國河南省的家系成員(3代共9 名)，發(fā)現(xiàn)該家系中2 例患者為USH Ⅰ型，由CDH23基因復合雜合突變致病，兩個位點分別是c.6253+1G >A 和c.287_288insG，他們分別為剪接突變和框移突變。2018年Jia等[9]通過全外顯子組測序一家系四口在同胞姐弟中均發(fā)現(xiàn)了USH Ⅰ型MYO7A基因中的兩個雜合變異：c.849+2T>C和c.5994G>>A (p.Trp1998)，通過對父母DNA分析確定這兩個變異分別遺傳自雙親之一，兩個變異分別導致MYO7A基因的剪接改變和蛋白翻譯提前終止。

USHⅡ型 (OMIM #276901) 最為常見，約占70%，其特點是中度及以上的非進行性感音神經(jīng)性耳聾，視網(wǎng)膜色素變性在青春期前及青春期發(fā)病，前庭功能正常[10]。主要的致病基因是USH2A，外顯子72個，編碼氨基酸5 202個。USH2編碼usherin、VLGR1和whirlin蛋白，它們相互作用，在光感受器周圍膜復合體和發(fā)育中的毛細胞踝關節(jié)復合體中并存。USH2蛋白作為一種多蛋白復合物存在于體內(nèi)。USH修飾蛋白PDZD7也直接與三種USH2蛋白相互作用[11]，并在毛細胞踝關節(jié)復合體處與VLGR1和whirlin結合。PDZD7和三個USH2蛋白在耳蝸毛細胞正常定位中相互依賴。Shu等[12]對兩個中國家庭進行基因測序發(fā)現(xiàn)了新的USH2A雜合錯義突變：c.13156A>T (p.I4386F)。

USH Ⅲ型 (OMIM #276902) 較罕見，主要臨床表現(xiàn)為進行性出現(xiàn)感音神經(jīng)性耳聾，視網(wǎng)膜色素變性發(fā)病時間不一，前庭功能表現(xiàn)亦有高度可變性[13]。其主要致病基因為CLRN1又稱USH3A，包含外顯子3個，編碼232個氨基酸。其突變表型類似于USH Ⅰ型和Ⅱ型。

1.2 我國USH的基因突變特點 一項對67個中國USH患者家庭的突變譜研究分析[14]發(fā)現(xiàn)，90%的USH患者是由已知的USH基因突變引起的，MYO7A是USH Ⅰ型患者中最常見的突變基因，USH2A是USH Ⅱ型患者中突變最多的基因，此外，還首次在中國USH患者中發(fā)現(xiàn)了CCRN1、DFNB31、GPR98和PCDH15的突變，這些突變占11.4%。

1.3 非典型USH基因突變特點 近年來研究還發(fā)現(xiàn)了很多新的表型，它們不同于以往定義的USH三種亞型，稱之為非典型USH[15]。Khateb等[16]曾對三個有猶太血統(tǒng)的也門人家庭進行全外顯子基因測序，發(fā)現(xiàn)其中5名患者存在特異性視網(wǎng)膜變性和感音神經(jīng)性耳聾，分析發(fā)現(xiàn)突變來自于人纖維肉瘤細胞，找到了一個純合子的錯義突變體，ARSG c.133g>T(p.d45y)，患者們都有一個特異的視網(wǎng)膜病變，其特點是圍繞中央窩呈環(huán)形萎縮，視網(wǎng)膜出現(xiàn)環(huán)狀暗點，感音神經(jīng)性耳聾達到中度以上，視力和聽力喪失都出現(xiàn)在40歲左右，研究還顯示變異物破壞了氨基酸以及酶的催化部位，使得p.d45y失去活性功能，純合子ARSG突變導致蛋白質功能障礙，引起遲發(fā)性非典型USH。同一臨床表型的USH可以是由多個基因突變引起的，例如，一位USH患者攜帶兩種突變基因：MYO7A (c.4951G >A、c.4360G> A) 和CNGA (c.265delC、c.479C>T)，它們都可導致聽力和視力損害[14]。研究[17]還發(fā)現(xiàn)同一基因的突變會也導致不同的臨床表型，例如，CLRN1突變與USH Ⅲ型相關，但CLRN1突變患者的癥狀則表現(xiàn)為USH Ⅰ型或USH Ⅱ型，表明CLRN1導致了廣泛的聽力和視網(wǎng)膜表型。

USH患者聽力和視力喪失可導致不同程度的精神和行為障礙。Dammeyer等[18]對26例3～17歲USH患兒的心理和行為障礙的患病率及特點進行調查，有6例患兒被診斷為精神或行為障礙，分別為1例精神分裂癥和輕度智力障礙、1例非典型孤獨癥和重度智力障礙、1例非典型孤獨癥和輕度智力障礙、1例輕度智力障礙、2例品行障礙，另外3例兒童在童年時曾有過精神或行為障礙，在三分之一沒有精神障礙和行為障礙的兒童中，存在心理社會困難。USH與精神和行為障礙之間聯(lián)系的可能可以用某些基因既易患USH，也易患精神分裂癥來解釋。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HARS作為USH3基因，同時攜帶該基因突變的患者會發(fā)展為發(fā)作性精神病、進行性聽力喪失和色素性視網(wǎng)膜炎，但是這也可能是其他罕見綜合征的臨床癥狀[19]。

2 USH的治療方法

目前USH主要的治療是針對視網(wǎng)膜色素變性和感音神經(jīng)性耳聾。通過人工耳蝸、感覺假體植入可以改善患者的聽力喪失或視網(wǎng)膜變性的癥狀[3]。盡管沒有治愈的方法，但應用病毒載體、反義寡核苷酸靶向治療等治療USH已在動物實驗中獲得成功。同時為了避免USH患者精神和行為的異常發(fā)展，心理康復治療也尤為重要。

2.1 人工耳蝸、感覺假體植入術 目前，耳聾可以通過人工耳蝸植入來治療[20]，多數(shù)USH患兒在年齡較小時就接受了人工耳蝸植入手術，他們能夠在一定程度上聽到開放式的演講，并提高口頭交流能力。人工耳蝸植入和感覺假體有助于優(yōu)化語音，但如果在9歲后植入，則效果較差。新的視覺技術ArgusⅡ視網(wǎng)膜假體系統(tǒng)的開發(fā)通過對視網(wǎng)膜的電刺激，增強了盲人的視覺感知，不僅可以提高視網(wǎng)膜色素變性患者的視力，還可以增加他們的空間知覺和運動發(fā)育[21]。雖然視網(wǎng)膜假體已經(jīng)取得了巨大的進展，但目前的植入方法在視力方面不如人工耳蝸植入成功[22]。另外，視網(wǎng)膜色素變性發(fā)生時間不一，目前可以通過光譜域光學相干斷層掃描(SD-OCT)技術來監(jiān)測USH患者的凹錐密度來檢測視網(wǎng)膜色素變性，但是新的研究發(fā)現(xiàn)利用共焦和非共焦分裂檢測器自適應光學掃描光檢眼鏡(AOSLO)監(jiān)測USH患者的錐光感受器結構，AOSLO比SD-OCT更加靈敏[23]。

2.2 病毒載體進行基因治療 最近關于USH基因替代療法的研究主要集中在尋找傳遞大基因的方法，利用各種病毒載體使基因進入目標視網(wǎng)膜細胞中。首次利用USH基因進行視網(wǎng)膜基因治療的研究是使用慢病毒(lentiviral，LV)傳遞負責USH1B的MYO7A基因[24]。因為MYO7A的編碼序列是6.7 kb，所以我們需要一個病毒載體，比如LV來進行傳遞，腺相關病毒(AAV) 的攜帶能力大于5 kb。MYO7A存在于光感受器和視網(wǎng)膜色素上皮細胞。將LV-MYO7A注射到MYO7A缺陷小鼠視網(wǎng)膜下間隙中，可以糾正這兩種細胞類型的突變表型。已有多種使用AAV的報道[25]。一種方法是將整個人類MYO7A cDNA打包成單個AAV粒子，然而，過大的單個AAV載體往往具有異質性基因組，這引起了臨床應用中的安全問題，其他方法還可應用雙AAV重疊、反剪接和混合載體[26]。大量研究[24]已表明，過大的AAV基因組可以截短與反義基因組包裝成高滴度的AAV，稱為片段載體(fAAV) 。截短的基因組在靶細胞轉導后可以高保真、高效能地重新組裝成完整的轉基因產(chǎn)物。重組偏向于同源重組，而不是非同源末端連接。使用表達MYO7A cDNA的fAAV的大規(guī)?；蛱娲煼?，不僅使體內(nèi)轉基因產(chǎn)物完整重建，而且潛在突變的表型校正比雙AAV載體表達系統(tǒng)更加可靠。

科學家在USH小鼠模型中，通過基因療法恢復了平衡和聽覺功能，該研究經(jīng)過Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01505062 )，采用腺病毒2/8型(AAV8-whirlin)后半規(guī)管注射法，將病毒cDNA導入小鼠內(nèi)耳，通過后半規(guī)管傳遞的基因治療使前庭系統(tǒng)和耳蝸中具有whirlin表達的毛細胞數(shù)量顯著增加，單側注射至少4個月能恢復小鼠的平衡功能并改善聽力，該基因治療可能成為平衡和聽力遺傳障礙的一種治療選擇[27]。

2.3 反義寡核苷酸 (ASO) 靶向治療 ASO被用于糾正CEP290中剪接位點的突變，CEP290是一種缺陷基因，其蛋白與大多數(shù)USH蛋白一樣，在光感受器纖毛中起作用[28]。ASO作用于靶向USH1C同源物中的隱性接合位點，從而挽救USH1C小鼠模型的聽力和前庭功能障礙。在出生后第5天的USH1C小鼠體內(nèi)，腹腔注射18 bp ASO，能夠恢復前庭功能長達9個月，聽力功能恢復長達6個月，是以往試驗中最長的兩個時間點[23]。該研究設計了15～18 bp ASOs的堿基序列與包含有USH1C 216G>A突變的患者基因組DNA區(qū)域互補，阻斷隱性5′剪接位點產(chǎn)生的突變，從而產(chǎn)生少量的正常調和蛋白。

2.4 精神及心理治療 隨著視力及聽力的逐漸喪失，患有USH的兒童從幼年起就面臨著各種各樣的精神和心理問題，如應激、焦慮、社交孤立和抑郁等。腦功能障礙、神經(jīng)性厭食癥和多動癥也在USH的病例研究中被討論或報道過。為了避免抑郁的經(jīng)歷，運用交流和語言康復手段進行干預，在預防心理和行為障礙以及心理社會困難方面被認為是重要的[29]。USH兒童和他們的父母可能需要在兒童早期的得到更多地臨床支持，通過專業(yè)的心理康復治療以降低精神和行為障礙的患病率。

近年來，我國基因檢測技術日益進步，鑒定USH致病基因已取得了一系列的研究成果，針對我國USH患者的突變譜正逐步完善，利用基因分型芯片和下一代測序技術對USH進行大規(guī)模測序已經(jīng)成為可能，這些方法的使用將會極大的促進臨床診斷和科學研究的發(fā)展，為我國USH患者的早期診斷、治療、預防等提供大量有價值的基因信息，同時對攜帶者診斷、遺傳咨詢、相關分子藥物研發(fā)及特殊的分子治療提供幫助。我們還可以預測具有特定USH基因型的嬰兒或胎兒可能發(fā)生的病變，判斷USH突變的嚴重程度。結合分子診斷和患者臨床信息，可以更準確地診斷、預測和個性化治療單個USH患者。

盡管通過各種生化、細胞和遺傳方法對USH基因進行了鑒定和廣泛的研究，但在分子水平上對基因功能的了解還遠遠不夠充分，尤其是在視網(wǎng)膜病變上，這為我們理解USH的致病機制設置了一個主要障礙。USH與神經(jīng)心理疾病的相關性研究可能為神經(jīng)心理疾病的診斷與治療提供新的理論依據(jù)。