点突变

当全世界都在努力应对具高度传染性的奥密克戎（Omicron）新冠变异株时，法国的科学家们发现了一个潜在且令人担忧的新变体——IHU。该团队表示，IHU毒株带有46个突变点和37个缺失，导致30个氨基酸替换和12个缺失。相较之下，正肆虐全球各国的Omicron毒株的突变点为37个，比IHU毒株少了9个。命名为IHU的新冠B.1.640.2变体迄今已感染了法国东南部的12人。研究人员在medRxiv上发表的一篇论文中说，第一个病例与一个有非洲西部喀麦隆旅行史的人有关。该论文的作者声称，被确诊IHU感染的人是完全接种过疫苗的。该人在从喀麦隆的三天旅行归来后，新冠检测呈阳性。然而，专家们很快宣布，仅仅因为发现了一个新的变体，并不一定意味着IHU会像其他变体一样具有传染性，包括Omicron。在一条长长的推特上，流行病学家和美国科学家联合会的研究员埃里克-费格尔-丁说，他们正在检测新的变体，以评估它的传染性或危险性。他补充说：“我们已经发现了几十种新变体，但这并不一定意味着它们会更危险。虽然Omicron具有更强的传染性，更容易战胜免疫力，但这个新变种将属于哪个类别还有待观察。”论文原文：https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.24.21268174v1

1月30日，COVID-19和SARS-CoV-2流行病学和基因组数据网站Outbreak.info更新了目前全球各大数据的新冠Omicron突变株测序结果，快来看看，你家试剂是否会漏检~（1）开放阅读框ORF1a和ORF1b开放阅读框的ORF1a和ORF1b RNA通过基因组RNA合成，再接着分别翻译合成pp1a和pp1ab蛋白。这两种蛋白会被蛋白酶裂解，形成16个非结构蛋白。非结构蛋白会形成复制-转录复合物，使用正链基因组RNA为模板进行复制，然后形成新的病毒粒子基因组。通过转录翻译合成结构蛋白（S蛋白、E外膜蛋白、M膜蛋白、N核衣壳蛋白）。S蛋白、E蛋白、M蛋白进入内质网，N蛋白与正链基因组RNA结合形成核蛋白复合物。在高尔基体内完成病毒颗粒的组装，然后通过高尔基体和囊泡释放新生成的病毒到细胞外，进而感染别的细胞。从已上传的11组Omicron突变株的测序数据来看，ORF1b在P314L和I1566V这两位点全部发生了突变。 （2）S蛋白基因S蛋白是冠状病毒最重要的表面蛋白，与病毒的传染能力及发病机制等密切相关。S蛋白的主要功能是与宿主细胞表面受体结合，引起自身构象变化，使疏水性的融合肽与细胞膜接近并融合介导病毒进入细胞内。S蛋白基因也是目前Omicron突变最多的地方，从报告数据来看， 突变达到24处。 去年曾有新冠研究人员称，他们在新冠病毒的S蛋白（刺突蛋白）中发现了4个插入片段，这4个片段是新冠病毒（2019-nCoV）所独有的，其他冠状病毒中没有这些插入片段。然而，作者声称，所有的4个插入片段中的氨基酸残基均与人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）的复制蛋白 gp120或 Gag中的氨基酸残基具有相同性或相似性。 HIV-1是导致人类艾滋病的主要病毒。有学者推测此次发现的 Omicron变异毒株就是艾滋病毒和新冠病毒“碰撞”的结果。但是，该病毒是否从HIV患者体内进化而来，目前并无确切研究说明。 （3）E基因和N基因新冠病毒主要由结构蛋白和非结构蛋白组成，结构蛋白包括 E 基因编码的包膜蛋白、M 基因编码的膜蛋白、N 基因编码的核衣壳蛋白、S 基因编码的刺突蛋白。 N蛋白与病毒基因组ＲＮＡ相互缠绕形成病毒核衣壳，在病毒ＲＮＡ的合成过程中发挥着重要的作用。同时，Ｎ蛋白相对保守，在病毒的结构蛋白中所占比例最大。N蛋白基因在冠状病毒内相对保守，会和其他病毒基因有交叉，容易导致单基因阳性。而ORF1ab基因具有较好的特异性，同时检测两个基因能有效避免误诊。从已经上传的测序数据来看，E基因的突变仅有1处，N基因的突变有4处，是否会影响到具体试剂盒的检测性能，就要看各个厂家自己的探针和引物设计的位置了。如何确定是否会漏检？目前大家所关心的点在于Omicron的出现是否会导致现有的检测试剂盒出现漏检的情况，据业内人士反馈，IVD试剂企业会在拿到Omicron（奥密克戎）毒株的全基因序列之后，检查引物是否在 Omicron毒株的保守区域，如果与引物互补配对的新冠RNA序列没有碱基突变，那么引物可能不需要调整。 我国获批的实时荧光定量 PCR 法试剂盒检测靶标主要针对新冠病毒基因组开放性读码框 ORF1ab、N 基因、E 基因保守区域进行引物设计，从目前数据来看，这三个区域的突变位点并不是很多。另一方面，很多引物设计软件都可以预测核酸扩增效率（Omicron序列已知），通过生信分析+软件模拟即可大致确定是否会出现漏检，当然更严谨起见，通过合成包含Omicron毒株全基因序列的质粒，用自家试剂盒进行检测也是非常重要的，但实际PCR检测结果的因素有很多，是否会产生漏检还要看真实样本的检测情况了。

作者：青岛大学附属医院王晓囡、邢晓明2013年，好莱坞知名女星安吉丽娜朱莉在《纽约时报》发表了一篇名为《My Medical Choice》的文章，讲到自己的母亲与癌症斗争了近十年，于56岁时去世。而她遗传了母亲的BRCA1突变基因，这使她患乳腺癌的几率高达87%，患卵巢癌的几率也达到50%。为了尽可能地降低患癌风险，她决定接受预防性双乳切除术。两年后她又选择预防性的切除了卵巢和输卵管。BRCA1突变真的这么可怕吗？我们一起走进BRCA以及他的家族HRR来一探究竟。01 BRCA基因是什么？BRCA是breast cancer这两个英文单词前两个字母的缩写，研究者于上世纪90年代先后发现了与遗传性乳腺癌有关的基因，分别命名为乳腺癌1号基因、2号基因，英文简称BRCA1/2。实际上，BRCA1/2是两种抑癌基因，通俗的讲也就是对人体有好处的基因，它们翻译出来的蛋白质就像故障工程师一样，兢兢业业的修补受损伤或者有缺陷的基因。哪里有基因的双链断裂，哪里就有他们忙碌的身影。其实人体内不是只有BRCA1/2具有基因修复功能，而是有一个负责基因修复的大家族，被称为HRR（同源重组修复）通路，它包含的基因有：BRCA1,BRCA2，ATM,ATR,BARD1,BLM,BRIP1,CDK12,CHEK1,CHEK2,FANCA,FANCC,FANCD2,FANCE,FANCF,FANCI,FANCL,FANCM,MRE11,NBN,PALB2,RAD50,RAD51,RAD51B,RAD51C,RAD51D,RAD52,RAD54L,RPA1等。BRCA1/2是其中比较关键的两个基因，是HRR通路中的中流砥柱。02 如何检测BRCA1/2基因有没有突变？穿刺或者手术切取的组织都会被送往病理科，由病理科的医生对其进行处理并最终制作成蜡块（由石蜡包裹着的组织块）。进行BRCA1/2检测，首先需要从蜡块中提取DNA或者直接从血液中提取DNA，然后通过生物学技术对DNA中的BRCA1/2基因进行测序。由于BRCA1/2基因没有热点突变，即它的突变不集中于某几个区域上，而是在所有区域都有可能发生，所以需要利用下一代测序技术（Next generation sequencing，NGS）对BRCA1/2基因进行全外显子测序。最后根据测序数据分析可能的BRCA1/2基因突变，判定是否携带BRCA1/2基因的突变。03 有BRCA1/2突变一定得肿瘤吗？当然不是啦。其实BRCA1/2的突变分为5类，只有被归为第五类和第四类的突变才可能导致肿瘤的发生。第五类的突变被称为致病性突变，有99%的可能导致肿瘤的发生，第四类的突变被称为可能致病性的突变，有95%-99%的可能导致肿瘤的发生。那为什么发生这两类突变的BRCA1/2基因就从原来的好基因变成坏基因了呢？这是因为发生了这些突变的BRCA1/2基因在翻译时遇到了麻烦，不能翻译出具有正常功能的BRCA1/2蛋白，导致其丧失修复基因双链断裂的能力，这会影响基因组的稳定性，并引起多种肿瘤的发生。有研究指出，BRCA1/2胚系突变可使女性患卵巢癌的风险提高10-30倍，也增加了人们患乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、黑色素瘤等多种癌症的风险。04 BRCA1/2突变会遗传吗？BRCA1/2突变分为体细胞突变和胚系突变两种类型。体细胞突变是指只有肿瘤细胞发生了突变，而人体其他部位的正常细胞则没有发生突变。这种突变不会遗传给后代。那胚系突变是什么呢？我们都知道每个人都是爸爸妈妈爱的结晶，精子和卵子结合形成受精卵，再经过妈妈十月怀胎的辛苦最终有了我们每一个个体。精子和卵子里有来自爸爸和妈妈的染色体，这两部分染色体汇集到一起就变成了我们自己的染色体。如果爸爸或者妈妈贡献给我们的染色体里含有BRCA1/2的突变，那么我们就遗传了这个突变。我们体内的每一个细胞（每个细胞都是从最初的受精卵分裂来的，都跟受精卵有相同的染色体）里都带有这个突变，我们的后代也有可能带有这个突变，这就是胚系突变。胚系突变是可以遗传的。05 怎么区分BRCA1/2的突变到底是体细胞突变还是胚系突变呢？抽取静脉血3ML，分离其中的白细胞，提取DNA进行检测，如果检测出BRCA1/2的突变，这个突变就是胚系突变。如果血液里没有检测到突变，却在肿瘤组织中检测到了，那这种突变就是体细胞突变。06 有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变应该怎么办？对于携带BRCA1/2胚系突变的正常人来说，可以找专业的医生进行遗传咨询，并加强高风险疾病（女性如乳腺癌、卵巢癌等；男性如前列腺癌、胰腺癌等）的筛查，做到早发现早治疗。或者根据医生的建议并结合自身状况，选择是否像安吉丽娜朱莉一样进行预防性切除术以降低患癌风险。同时建议对有风险的亲属如父母、兄弟姐妹、子女等进行遗传咨询并考虑是否进行基因检测。对携带BRCA1/2胚系突变的肿瘤患者来说，一方面可以做遗传咨询，另一方面可以选择相应的药物进行治疗。而对于BRCA1/2体细胞突变的患者来说，可直接进行药物治疗而不用做遗传咨询。07 PARP抑制剂为什么可以用来治疗具有BRCA1/2的致病性或者可能致病性突变的肿瘤患者？前面我们提到BRCA是修复DNA双链损伤的酶，而PARP则是一种修复DNA单链损伤的酶，它的全称聚腺苷二磷酸核糖聚合酶。PARP抑制剂可以选择性的抑制PARP介导的DNA单链损伤修复途径，使发生损伤的DNA单链进一步转化成DNA双链断裂。这个时候就需要BRCA闪亮登场，而如果BRCA基因发生致病性或者可能致病性的突变，如同前文所述，DNA双链断裂就得不到修复，DNA损伤不断积累，最终就导致了细胞的死亡，这被称为合成致死效应。所以在选择此类药物进行治疗前，一定要先进行基因检测，BRCA基因确实存在致病性或者可以致病性突变才可用药，用药才有效果。此外，上文我们提到BRCA1/2是HRR通路中的核心成员，其实HRR通路中的其他基因如果出现问题，如发生致病性或者可能致病性的突变，同样可以影响基因的稳定性，导致肿瘤的发生。2020年PARP抑制剂奥拉帕利获得美国FDA（美国食品药品监督管理局）批准一项新的适应症，即用于治疗HRR通路基因突变的前列腺癌患者。 了解了BRCA1/2的前世今生，揭开了它的面纱，是不是觉得它也没有那么可怕了呢？可能不是每个人都能像安吉丽娜朱莉那样喊出自己的医学宣言，但是知己知彼，百战不殆，了解它，走进它，干掉它，愿每一位患者都能战胜病魔拥抱健康。