患者队列的临床评估
全面描述患者的眼科和神经系统表型，并收集遗传分析所需的临床信息。
对患者进行全面的临床评估，包括 BCVA、色觉、眼前节检查、OCT、视野、MRI 和神经学评估。
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线粒体复合物 I 核亚基的隐性变异是视神经萎缩的一个被低估的原因
Recessive variants in mitochondrial complex I nuclear subunits are an underrated cause of optic atrophy
实验完整度
高研究包括高通量测序进行遗传分析、全面的临床表型评估、MRI 神经影像学检查、定量蛋白质组学验证以及分子结构建模和计算预测，多个证据层级相互独立，并进行了功能验证。
主要模型
患者队列（23 个家系，31 例患者） 患者来源的成纤维细胞（用于定量蛋白质组学验证）
重点核对
患者队列包含 31 例患者，来自 23 个家系，均排除 mtDNA 和其他已知 ION 相关基因的致病变异 变异按照 ACMG 指南分类，并结合 REVEL 评分和结构预测（AlphaMissense、PAI-3D、DynaMut2、DUET）升级 PP3/BP4 标准 对 NDUFAF8 p.(L15R) 变异进行了基于 TMT 标记的定量蛋白质组学验证，在成纤维细胞中观察到 NDUFAF5 蛋白水平显著降低（fold change: 0.18）和 CI 蛋白水平中度降低（mean fold change: 0.73） 所有患者均接受了全面的临床评估，包括 BCVA、色觉、OCT、视野、MRI 等
摘要
在过去的几十年里，我们对遗传性视神经病变（ION）遗传图景的认识显著增长，现在已知涉及核基因组和线粒体基因组中的许多基因，表现出所有可能的遗传模式。此外，编码线粒体呼吸链复合物 I（CI）亚基的核基因中的致病性变异已在一些 ION 病例中被鉴定，除此之外，CI 缺陷更常见的严重表现通常具有早发性。我们进行了 CI 基因的下一代测序筛查，以确定视神经萎缩患者中潜在的致病变异，并进行了全面的临床评估，包括神经影像学（MRI）和神经学评估。进行了详细的分子结构建模，以更好地评估相关 CI 亚基中新的和以前报道的变异的破坏性影响。我们在来自 23 个无关家庭的 31 名患者中鉴定了候选致病变异，在 11 个编码参与 CI 结构的多肽的核 CI 相关基因中表征了双等位或半合子变异，包括三个核心亚基（NDUFS7， NDUFV1， NDUFV2），四个辅助亚基（NDUFA1， NDUFA10， NDUFA12， NDUFB11）和四个组装因子（NDUFAF2， NDUFAF3， NDUFAF4， NDUFAF8）。值得注意的是，该队列中核心 CI 亚基的缺陷导致孤立的视神经萎缩，而辅助 CI 亚基和组装因子的缺陷导致从孤立到综合征性视神经萎缩的表型谱。在 12 例病例中，亚急性视力丧失使我们能够将新基因（NDUFS7， NDUFV1， NDUFAF2， NDUFAF4， NDUFAF8）与常染色体隐性 Leber 遗传性视神经病变（arLHON）表型相关联或确认。此外，在 NDUFS7 亚基中，与 Leigh 综合征或孤立性视神经萎缩相关的错义变异观察到部分空间分离，提示可能存在疾病特异性的分子缺陷。我们的病例系列拓宽了 ION 的遗传谱，强调了核 CI 基因在发病机制中的关键作用。据报道与隐匿性视神经萎缩相关的 arLHON 表型与许多核 CI 基因相关，在某些情况下，相同的变异可能引起两种表型。总之，我们强调了 CI 核亚基在 ION 分子诊断中可能被低估的患病率，促使将所有 CI 相关基因纳入标准诊断筛查。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 核编码的线粒体复合物 I 亚基的隐性变异是否在遗传性视神经病变（包括 Leber 遗传性视神经病变）中发挥更重要的作用？
- 核心机制
- 核编码的 CI 亚基（核心、辅助和组装因子）的缺陷导致 CI 功能障碍，进而引起视神经萎缩，表现为从孤立性到综合征性的谱系；不同亚基的缺陷导致不同的表型可能与其在 CI 中的位置和功能有关。
- 主要证据
- 在 31 名患者中鉴定出 11 个 CI 核基因的双等位或半合子变异；临床表型包括孤立性、LHON 样和综合征性视神经萎缩；结构建模揭示了 NDUFS7 中与不同表型相关的变异空间分离；通过定量蛋白质组学验证了 NDUFAF8 变异的致病性。
- 研究意义
- 该研究拓宽了 ION 的遗传谱，表明 CI 核亚基的变异在 ION 中可能被低估，建议将所有 CI 相关基因纳入 ION 的标准诊断筛查中。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
遗传筛查和变异鉴定
在患者中筛查核编码的 CI 基因，以鉴定候选致病变异。
进行全 mtDNA 测序以排除线粒体基因组致病性变异，然后使用 NGS 方法（基因面板、临床外显子、全外显子或全基因组测序）对核 CI 基因进行筛查。
变异分类和致病性预测
对鉴定的变异进行分类，并评估其致病性。
根据 ACMG 指南进行变异分类，并结合 REVEL 评分和计算预测（AlphaMissense、PAI-3D、DynaMut2、DUET）进行 PP3/BP4 标准调整。
分子结构建模和变异定位
确定变异在蛋白结构中的位置，并评估其对蛋白折叠和相互作用的影响。
基于 PDB 结构或 AlphaFold 3 预测结构，进行变异映射和建模，并分析蛋白-蛋白相互作用界面。
定量蛋白质组学验证
验证 NDUFAF8 变异对蛋白水平的影响。
对来自携带 NDUFAF8 p.(L15R) 变异的患者的成纤维细胞进行 TMT 标记的定量蛋白质组学分析，检测 NDUFAF5 和 CI 蛋白水平。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 临床眼科检查 | Cirrus | Carl Zeiss Meditec Inc. | -- |
| DRI Triton | Topcon | -- | |
| SPECTRALIS | Heidelberg Engineering | -- | |
| Humphrey 视野分析仪 | Zeiss | -- | |
| M-700 | Medmont International | -- | |
| 定量蛋白质组学 | TMT 11-plex 试剂 | -- | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 患者队列和样本采集 | 患者种族、年龄、性别、临床表现的详细记录；样本类型（外周血或组织）。 阅读提示：Materials and methods - Clinical evaluation; Table 2 |
| 遗传筛查 | NGS 方法（靶向面板、外显子组或基因组）；测序平台和版本；分析流程和变异过滤标准。 阅读提示：Materials and methods - Genetic investigations; Supplementary Methods |
| 变异分类和致病性预测 | ACMG 标准的具体应用；REVEL、AlphaMissense、PAI-3D 的版本和阈值；DynaMut2 和 DUET 的使用及 RMSE 设置。 阅读提示：Materials and methods - In silico prediction of pathogenicity |
| 定量蛋白质组学验证 | 细胞培养条件、裂解和消化步骤；TMT 标记的批次和样本量；LC-MS/MS 仪器和参数。 阅读提示：Materials and methods - Quantitative proteomics; Supplementary methods |