【六院新闻】上海六院章振林教授团队最新研究成果：中国首个遗传性骨骼疾病大型队列回顾性分析研究结果发表

近日，上海交通大学医学院附属第六人民医院骨质疏松和骨病专科·上海市骨疾病临床研究中心章振林教授带领的科研团队首次报道了国内大型遗传性骨骼疾病队列的回顾性分析结果[1]，研究成果发布在中华医学会的官方期刊《Chinese Medical Journal》（IF：6.13/Q1）。该研究分析了中国 985 个骨发育不良家系的疾病与遗传基因突变谱特点，是迄今为止最大的中国骨发育不良队列研究，该研究结果将有力推动我国对骨发育不良临床和遗传特征的总体认识。

研究亮点

1.国内针对中国遗传性骨骼疾病队列进行回顾性分析的首次报道；

2.率先完成国内单中心最大规模遗传性骨病队列的表型谱与致病基因突变谱的绘制，研究基于Sanger 测序与全外显子测序等不同致病基因鉴定策略，共明确 582个家系 767例患者的分子诊断，总体分子诊断率达59.1%，并提出不同骨病间的分子诊断率存在较大差异；

3.揭示了中国骨发育不良主要致病基因的存在，研究发现COL1A1、PHEX、SCLO2A1、COL1A2和 CLCN7是骨发育不良患者中最多见的致病基因，占分子诊断结果的 66.0%，提出临床医生在掌握家系患病成员详细表型的基础上，可以实施更有针对性的分子诊断方案；

4.建立了迄今为止最大的中国骨发育不良队列的综合数据库，为在临床实践中针对中国骨发育不良患者实施有效基因检测提供了关键性循证信息，并为疾病筛查和管理策略的建立提供参考。

研究背景

骨发育不良是一组具有显著临床和遗传异质性的遗传性骨骼疾病，主要累及骨骼肌肉系统，包括骨、软骨、肌腱、韧带和肌肉等，通常以身材矮小、活动受限或脆性骨折等为主要临床特征，亦可同时合并有骨外表型[2]。由于该疾病的临床表现多为非特异性，且同一疾病不同患病个体的表型可存在显著差异，而不同疾病间的表型亦可有较大重叠，因此致病基因的鉴定对于患者获得准确的分子诊断至关重要，这不仅可以解释患者的表型并结束漫长的诊断过程，还可以提供患者关于疾病自然病程、治疗手段、家庭成员遗传咨询以及高危胎儿产前诊断等关键信息。二十世纪最后十年，基因检测开始在发展中国家逐步兴起，遗传性疾病研究的进展亦改变了中国的医疗环境，并且改变了临床医生对于骨发育不良等遗传性疾病的诊治方式[3]。然而，国内目前对于中国骨发育不良患者的临床和遗传特点尚缺乏全面的了解，进而限制了分子诊断在疾病诊疗中进一步发挥重要作用[4]。此外，目前国内基因检测尚无医保覆盖，检测费用一般由患者自费或通过科研经费支付。面对上述挑战，迫切需要明确国内骨发育不良疾病临床与致病基因表型谱，建立骨发育不良的分子诊断策略，使基因检测能够有效地应用于临床，使更多的病人获益。

研究目的

与设计

章振林教授带领的上海市骨病临床研究中心（Shanghai Clinical Research Center of Bone Disease, SCRCB）是目前国内为数不多的专注于骨质疏松症和罕见骨骼疾病诊疗的中心之一，也是为数不多的以科研为目的，为遗传性骨病患者提供免费基因分析的中心之一，为我国许多疑诊病例提供了明确的分子诊断。本研究研究对象为过去12年在SCRCB被诊断为骨发育不良患者，具体入组标准为具有以下两种及以上特征且无继发因素者：

（1）骨骼畸形；

（2）持续性骨痛；

（3）早发性关节疼痛或下肢活动受限，提示早发性骨关节炎；

（4）绝经前女性和≤50岁男性具有多次脆性骨折史；

（5）身材矮小≤-2.0 SD，身材高大≥2.0 SD，或身体比例异常；

（6）血清钙、磷或碱性磷酸酶水平异常；

（7）绝经前女性和≤50岁男性骨密度Z值≤-2.0或Z值≥2.0；

（8）通过放射线检查发现骨形态异常（如颅骨、椎骨、肋骨、骨骺、干骺端、骨干、骨盆）。

基于上述标准，研究共入组了 985 名骨发育不良的患者及其1446名家庭成员，并对各家系患病成员的临床与遗传学数据进行全面深入的分析与总结。

研究结果

*先证者指在对某个遗传性状进行家系调查时，其家系中第一个被确诊的那个人。在遗传病的家系调查中最初在医院受到检查的患者就是先证者。

骨发育不良患者人口学特征与初始临床诊断分布

在985例先证者中，212 例（21.5%，212/985）有阳性家族史；585例 (59.4%)为男性，400 (40.6%) 为女性。先证者首次就诊的中位年龄为 18.0 岁（范围：0.1-88.0 岁），其中51.6%年龄超过 18.0 岁。初始临床诊断涵盖22种骨病，其中成骨不全 (31.3%, 308/985), 佝偻病/骨软化症 (14.5%, 143/985), 骨软骨发育不良 (13.0%, 128/985)，肥大性骨关节病 (9.8%, 97/985), 及骨硬化症 (5.8%, 57/985) 最为常见，占初始临床诊断的74.4% (733/985) 。

骨发育不良分子诊断及遗传学数据特征

基于Sanger测序及二代测序等分子诊断策略，研究明确582 例先证者及其185例患病家庭成员的分子诊断，总体分子诊断率为59.1%（582/985）。不同骨发育不良疾病的分子诊断率存在较大差异（图1）， 其中成骨不全、佝偻病/骨软化症、骨硬化症等具有特征性临床表型且候选致病基因较为明确的骨病，其分子诊断率超过70%，而体细胞嵌合突变所致骨病如蜡油样骨病/骨斑点症、骨纤维结构发育不良的分子诊断率相对较低，均不足15%。此外，在明确分子诊断的582例先证者中，Sanger测序共鉴定出516例（88.7%）先证者的致病基因，MLPA鉴定出11例（1.9%）先证者的致病基因，靶向二代测序鉴定出6例（1.0%）先证者的致病基因， 其余 49 例（8.4%）先证者的致病基因则通过全外显子组测序明确。

图1. 骨发育不良不同临床诊断的分子诊断率。

*百分比表示每个临床诊断的分子诊断率（明确分子诊断的家系数/家系总数）

本研究在明确分子诊断的582个骨发育不良家系中共鉴定出70个不同的致病基因，其中COL1A1、PHEX、SCLO2A1、COL1A2和CLCN7是最常见的致病基因，占分子诊断66.0%（384/582）；最为常见的遗传模式为常染色体显性遗传（53.1%，308/582），其余依次为常染色体隐性遗传、X连锁遗传及散发（图2）。研究共鉴定出了526个不同致病突变位点，其中76个位点为频发突变位点，25个突变位点出现于三个及以上遗传学上不相关的骨发育不良家系中； 错义突变是最常见的突变类型（47.5%，250/526），其余依次为移码突变、剪切突变、无义突变等（图2）。研究还检测到相当高比例的拷贝数突变（3.4%, 18/526），这些突变分别发生在 PHEX (n=15)、SERPINF1 (n=1)、SHOX (n=1) 和 SLCO2A1 (n=1) 。

图 2.  明确分子诊断的582例先证者的人口学及遗传学特征。

未明确分子诊断的骨发育不良家系的

进一步分析

对于分子诊断阴性的先证者 (n=403)，最常见的临床诊断是成骨不全（22.2%，89/403）、骨软骨发育不良（17.1%，69/403）、Paget's骨病（10.9%，44/403）和低磷性佝偻病/骨软化症（9.2%，37/403）。阳性家族史可显著提高上述骨病的分子诊断率（所有P值<0.01）。

研究意义与展望

本研究通过对中国单中心 985 个骨发育不良家系临床及遗传性数据的系统性分析，推动了对国内骨发育不良疾病临床和遗传特征的总体认识。本研究发现仍有较高比例骨发育不良家系具有阳性家族史，提示早期明确分子诊断对于疾病筛查、遗传咨询以及产前诊断，进而减少出生缺陷的重要性。此外，本研究发现国内骨发育不良患者就诊年龄相对较大，由于一些患者的临床或放射学特征在骨骺闭合后变得不明显 ，致使一些特定的生化异常或肢体畸形特征变得复杂难辨，因此在临床实践中应更多地关注这些成年后就诊骨病患者，避免漏误诊，积极推动疾病的早诊断、早治疗，让病人获得更好预后。

本研究作为一项单中心研究，在反映中国骨发育不良患者的确切整体特征方面可能存在一定局限性，我们期待与国内其他骨病临床研究中心合作，共同努力以建立更为全面的骨发育不良患者队列，为中国遗传性骨骼疾病的遗传咨询和公共卫生决策提供更多参考信息。

我院骨质疏松和骨病专科章振林教授为该论文的通讯作者，李珊珊博士为该论文的第一作者。该项研究获得国家重点研发计划、国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金项目等多项基金的资助。

作者简介

通讯作者

章振林 教授

•上海交通大学医学院附属第六人民医院骨质疏松和骨病专科主任

• 医学博士，二级教授，博士生导师

• 上海市骨疾病临床研究中心主任

• 上海交通大学医学院附属第六人民医院临床研究中心执行主任

• 中华医学会骨质疏松和骨矿盐疾病分会主任委员

• 上海市医学会骨质疏松专科分会侯任主任委员

• 2008、2011年获上海市优秀学科带头人

• 2012年获上海市领军人才

• 2021年获得上海市“五一劳动奖章”

• 主持国家自然科学基金项目8项，以第一作者或通信作者发表SCI论文100多篇，发表在Am J Hum Genetics、JBMR、JCEM、BONE和Osteoporosis Int等权威杂志

• 2012年因“骨质疏松和单基因骨病的遗传机制和临床应用”获得上海市科技进步一等奖，第一完成人

• 2017年获国务院特殊津贴

• 2018年获得国家名医称号

第一作者

李珊珊 博士

• 上海交通大学医学院附属第六人民医院骨质疏松和骨病专科 主治医师，医学博士

• 师从章振林教授，曾获2018年上海市优秀毕业生、2018年度国家奖学金

• 研究方向为遗传性骨病的分子机制研究，主持国家自然科学基金1项、院级临床研究项目1项，在JBMR等SCI期刊发表论文8篇

参考文献

1.  Li S, Lyu S, Fu W, et al. Clinical and genetic profiles of 985 Chinese families with skeletal dysplasia. Chin Med J (Engl). 2023;136(12):1485-1487. doi:10.1097/CM9.0000000000002654

2. Mortier GR, Cohn DH, Cormier-Daire V, Hall C, Krakow D, Mundlos S, et al. Nosology and classification of genetic skeletal disorders: 2019 revision. Am J Med Genet A.  2019;179:2393–419. doi: 10.1002/ajmg.a.61366.

3. Manolio TA, Rowley R, Williams MS, Roden D, Ginsburg GS, Bult C, et al. Opportunities, resources, and techniques for implementing genomics in clinical care. Lancet. 2019;394:511–20. doi:10.1016/S0140-6736(19)31140-7.

4. Calder AD. The changing world of skeletal dysplasia. Lancet Child Adolesc Health.  2020;4:253–54. doi: 10.1016/S2352-4642 (20)30056-0.

来源：骨科