ABO基因调控区对血型表达的影响

【2022年妇幼相关疾病案例展示入围稿件】

作者 | 马娟1,张鑫2

单位 | 上海交通大学医学院附属新华医院:1.检验科,2.儿童血液肿瘤科


【资料图】

01

前   言

女性患儿,2岁,先天性心脏病房间隔缺损、室间隔缺损、房隔瘤形成、肺动脉开口狭窄,特殊面容。在准备进行心胸外科手术前的血型鉴定时,发现患儿ABO血型正反定型不符,无法明确血型。为保障围术期手术用血,我们采集患儿静脉血标本抽提DNA进行进一步的血型基因检测。

该患儿术前血培养结果及输血前传染病指标检查结果均为阴性,排除感染因素对血型鉴定的影响。该患者术中及术后不能输注A型红细胞悬液,根据其体内抗原抗体性质输注O型洗涤红细胞、AB型或A型血浆。

02

案例经过

先证者:女,2岁。血清学血型鉴定结果正反不符,正定型为弱A型,反定型为O型,抗体筛查阴性,直接和间接抗球蛋白试验阴性,无ABO系统以外的不规则抗体。血培养结果阴性,乙肝五项、丙肝抗体、梅毒抗体、HIV抗体均为阴性。

家系成员:父亲为A型,母亲为B型,正定型均无弱化抗原。

03

检验案例分析

血型表型鉴定:采用微胶凝集法,取患者及其父母各2mlEDTA抗凝全血,以微柱凝胶卡血型卡和抗球蛋白卡在全自动血型检测仪(WADianaCompact Analyzer,西班牙DiagnosticGrifols,S.A公司)上进行血型鉴定,整个操作过程严格按照操作手册。在血型鉴定的同时,对患儿样本进行了抗球蛋白试验、抗体筛查试验,以排除样本中意外抗体对血型鉴定的干扰。

结果显示,患儿ABO血型表型为Aweak,其父母分别为A型和B型。

表1 ABO血型血清学检测

注:DAT为直接抗球蛋白试验;IAT为间接抗球蛋白试验;正常AB型血清为试验对照

血型基因分型:采用PCR直接测序法,从患儿及其父母全血样本中提取基因组DNA,扩增ABO基因第1—7外显子、增强子和启动子区域,序列参照美国国立生物信息中心(NationalCenter for Biotechnology Information,NCBI)GenBank(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/?term=ABO)中ABO基因序列设计引物,并测序。测序结果与GenBank中ABO基因数据库的相应数据比对,以ABO*A1.01为标准序列判断其血型基因型。

基因检测结果显示,患儿基因型为A1.01/O.01.02,在基因非编码调控区出现变异;其父母基因型分别为ABO*A1.02/O.01.01、ABO*B.01/O.01.02,基因非编码调控区均未出现变异。值得注意的是,患儿基因型与父母遗传的不同。

该患儿为ABO*A1.01/O.01.02基因型,经家系基因分型发现该患儿父亲为ABO*A1.02/O.01.01、母亲为ABO*B.01/O.01.02。来自父本的A1.02和O.01.01基因在第7号外显子处交换,产生了1个新序列,使得患儿A等位基因E1~E6为A1.02、E7为O.01.01。此新等位基因序列恰符合A1.01特征,亦即该患儿基因重组后改变为A1.01;同时重组还导致增强子微卫星的串联数发生改变,形成4个43bp串联,使A型增强子的特征消失。患儿O.01.02等位基因则遗传自母亲。

染色体检查发现该患儿同时患有唐氏综合征。

表2 标本ABO血型基因PCR分型

图1 患儿ABO基因增强子测序鉴定图

患儿标本测序图显示,方框内为增强子CBF/NF-Y微卫星序列的4个43bp串联,箭头所指为第1串联第41位为“C”、其余均为“G”,很明显是O等位基因增强子特征,而非A型。

04

临床案例分析

自从1900年发现ABO血型以来,血型鉴定的方法学也经历了瓷板法、试管法,到目前的微住凝胶法、Capture法等,但以上血清学检测方法受限于亚型、疾病、基因突变、非同型输血、干细胞移植、嵌合体等影响,临床上常发生正反定型不符无法明确血型等问题。目前,血型基因的研究是输血领域热门项目,血型基因分型方法逐渐从科研应用于临床,使许多疑难血型的问题迎刃而解。

该患儿患有先天性心脏病,必须进行手术予以纠正,术中需进行体外循环,必须使用红细胞悬液。而患儿血型非常特殊,不同于常规的ABO血型,不能输注正常ABO血型红细胞。为了保证输血安全,必须明确患儿血型,故进行ABO血型系统的基因型分子检测。

05

知识扩展

人类ABO血型基因位于染色体9q34.1—34.2,拥有A、B、O3个等位基因,包含7个外显子和6个内含子,基因上游5"-非编码区存在的1个总长度约为18—20kb的调控区域对于基因的表达具有重要意义。第1外显子上游3.8kb左右存在1个增强子,它包含1个(A1.01和O.02.01)或者4个(A2.01,O.01.01,O.01.02及B.01)43bp的微卫星数目可变串联重复序列,在ABO血型抗原表达中发挥重要作用。

每一串联的第41位是等位基因的特征性位点:A型为A碱基,B型为4个G碱基,35%O.01.01型为4个G碱基,65%O.01.01型和O.01.02的第1串联第41位为C、其余3个串联第41位为G;此区域同时包含1个CBF/NF-Y结合位点(CCAATbinding fact NF-Y),发生在此间的基因突变可明显降低增强子的活性,从而影响ABO血型抗原的表达。

06

检验案例总结

患儿为ABO*A1.01/O.01.02基因型,经家系基因分型发现该患儿父亲为ABO*A1.02/O.01.01、母亲为ABO*B.01/O.01.02,父本的A1.02和O.01.01基因在第7号外显子处交换,产生了1个新序列——该患儿A等位基因E1—E6为A1.02、E7为O.01.01——此新等位基因序列恰符合A1.01特征,亦即该患儿基因重组后改变为A1.01;同时重组还导致增强子微卫星的串联数发生改变,形成4个43bp串联,使A型增强子的特征消失。患儿O.01.02等位基因则遗传自母亲。

图2 患儿等位基因的交换重组示意图

07

临床案例总结

大多是由于单核苷酸突变导致编码糖基转移酶的基因序列发生改变,糖基转移酶的空间结构也随之改变,使其在性质、功能、催化底物、最终产物等方面表现出较大差异,酶活性下降至正常的A/B和O型之间,表现为红细胞膜上ABO血型抗原数量和质量的改变,这是ABO亚型和抗原弱表达的主要原因;少数由于ABO基因编码序列突变而改变糖基转移酶功能,使抗原的表达减弱。由此可见,ABO基因、酶活性、抗原表达三者之间的有着复杂的调控机制。

本例患者通过血型基因检测,明确了ABO血型,为临床输血提供了保障。

08

专家点评

上海交通大学医学院附属新华医院儿童血液肿瘤科, 袁晓军 教授

ABO基因转录水平的调控与上游非编码区调控元件的结构和组成相关,其启动子、增强子微卫星序列及其串联的拷贝数对ABO抗原表达都起着非常重要的作用,其中的突变和拷贝数变化都将最终影响抗原合成的质和量。如同一些先天性疾病、肿瘤的发生与特定基因调控区的启动子、增强子突变有关。

血型基因型的检测是判断疑难血型的重要方法,不受外界环境、体内病毒、细菌感染的影响,检测有助于发现无效等位基因、亚型、等位基因重组等现象,降低只靠血清学判断ABO表型的风险。

该案例展示充分体现了血型基因检测在临床诊断中的重要性,为如何开展检验和临床沟通,提高临床诊断准确性和保障输血的精准度提供了新思路。

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说明:本文为原创投稿,不代表检验医学新媒体观点。转载时请注明来源及原创作者姓名和单位。

志谢:感谢郑州安图生物工程股份有限公司对【2022年全国检验与临床案例(妇幼相关疾病)展示活动】的大力支持!

编辑:徐少卿   审校:陈雪礼

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