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一名29岁的男性患者，因呼吸道反复感染伴支气管扩张，到复旦大学附属中山医院呼吸内科就诊。患者自诉从小就容易出现呼吸道反复感染，咳嗽和肺炎总是“缠着”他。临床医生听诊时闻及肺泡爆裂音、哮鸣音，既往影像提示中度（肺）过度充气、支气管壁增厚、肺不张及支气管扩张（图1）。看似是常见的呼吸道感染表现，但患者又提到自己从小就有鼻炎，久治不愈，希望医生也能帮助一起诊断和治疗。患者的鼻窦影像也提示他确实伴有上颌窦、筛窦和蝶窦的炎症（图2）。看到这样的影像结果，医生不由地联想到了呼吸科一种“常见”的罕见病——原发性纤毛运动障碍（Primary Ciliary Dyskinesia, PCD）。由于上述信息并不能够确诊PCD，医生便为患者开具了全外显子组测序（Whole Exome Sequencing, WES）基因检测进行明确诊断。那让医生怀疑的PCD到底是什么“特殊”的疾病呢？为什么会让人“年纪轻轻”呼吸系统感染就如此频繁？WES基因检测又是如何辅助确诊PCD的呢？
PCD也称为纤毛不动综合征，是一类因为纤毛功能异常而引发的疾病，主要临床表现包括因反复呼吸道感染、慢性支气管炎、支气管扩张而引发的咳嗽、咳脓痰、咯血、呼吸困难，同时伴有鼻窦炎、中耳炎等（图3），常易被误诊为普通的慢性支气管炎、慢性肺炎、哮喘和肺结核。同时由于胚节纤毛也有缺陷，导致在胚胎发育过程中可能随机发生身体不对称性变异，所以大约50%的患者会出现“全内脏反位”。PCD的发病率约为1/16,000-20,000[1]。该病男女患病率相当，发病年龄可自婴幼儿至成年，但以学龄儿童及青年为多。PCD也是一种遗传性疾病，最常见的遗传模式为常染色体隐性遗传。现已报道了47种PCD的致病基因，包括轴丝外动力蛋白臂、内动力蛋白臂、组装蛋白、放射辐等主要纤毛结构相关基因。不同基因发生变异，可导致不同的纤毛结构异常，但临床表型较为相似，不同阶段的表型详见上图（图3）[2]。基因检测则可以实现在相似的临床表型中鉴定出特定基因的致病变异。回到本案例中，患者通过WES检测出CCDC40 基因上一个纯合疑似致病变异：NM_017950.3: c.2363_2366delCACA。这个变异位于CCDC40 基因的第14号外显子区（图4）。CCDC40 基因负责编码卷曲螺旋结构域蛋白40，主要通过调节内动力臂和动力调节蛋白复合体的组装来实现左右轴的形成，对纤毛的运动至关重要。图4 本例患者通过WES基因检测检出的CCDC40 基因变异患者检出的变异会使CCDC40 基因编码的蛋白自第788位氨基酸开始发生移码，导致提前出现终止密码子，预测发生无义介导的mRNA降解（NMD）（PVS1）。该变异位点在ESP数据库、千人数据库、gnomAD数据库中未见人群携带记录（PM2-Supporting）。根据ACMG基因变异解读指南，患者检测到的变异与其临床表型可能相关，现有证据支持判断为疑似致病变异。临床医生结合该检测结果和患者详细临床表型，终于解答了患者 “为什么咳嗽和肺炎总是缠着我？”的疑问，最终他被确诊为CCDC40 基因纯合疑似致病变异导致的15型原发性纤毛运动障碍。2017年欧洲呼吸学会（ERS）发布的PCD诊断指南[3]及2020年中国专家发布的PCD诊断与治疗专家共识[4]均指出，可根据患者典型的临床表现（如长期慢性咳嗽咳痰、慢性鼻炎鼻窦炎、慢性中耳炎等），鼻呼出气一氧化氮（nasal Nitric Oxide，nNO）含量检测，高速视频显微成像（High-Speed Video Microscopy Analysis, HSVA）检查，透射电镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）和基因检测来进行PCD的综合临床诊断。ERS指南和中国专家共识推荐的PCD诊断流程均建议，对于仅出现临床鼻呼出气一氧化氮含量低，或同时多次HSVA异常的患者，虽高度怀疑PCD，但均需进行基因检测确诊[3-4]。
图5 原发性纤毛运动障碍诊断与治疗中国专家共识——PCD诊断流程图[3-4]在2018年美国胸科学会（ATS）发布的原发性纤毛运动障碍的诊断指南[5]中，将PCD基因检测的位置提前，建议直接使用基因检测而非透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）纤毛检测和/或标准基因组合检测来诊断PCD，这进一步体现了基因检测在PCD诊断中的重要作用[5]。同时，由于nNO、HSVA、IF检测在国内起步较晚，尚无统一检查标准，而PCD致病性变异较多且更新快，相比传统基因检测，WES更具优势[6]。
图6 美国胸科学会原发性纤毛运动障碍的诊断指南——PCD诊断流程图[5]WES通过检测PCD疑诊患者相关基因致病变异的情况，助力PCD的精准诊断。本案例患者的WES检测结果与临床表型高度吻合，在明确诊断后医生遂根据上述结果进行了对症治疗。WES检测结果可以为患者家族的遗传病分析提供可靠依据。例如本案例患者检出的变异为纯合变异，提示患者父母可能为近亲结婚，如果患者及家系还存在其他疾病家族遗传史，我们可以对患者的WES检测数据进一步分析，帮助全面解析患者家族内其他遗传性疾病的可能。PCD男性患者有极大的概率出现精子活力降低甚至精子不活动的情况，男性患者确诊后可进一步进行精液检查分析，为将来的生育对策提前做好预防准备。复旦大学附属中山医院检验科已经开展遗传病WES基因检测，能够为PCD患者提供精准的鉴别诊断依据，还可以为患者家系全面的遗传分析及咨询提供可靠依据。更为重要的是，检测结果还给患者将来的生活提供了十分有意义的指导。同时，我科也可协助临床医生为患者在项目检测前、检测中、检测后提供全流程遗传咨询服务。中山医院呼吸科在呼吸罕见病领域居国内领先地位，在临床诊治方面有丰富的临床经验，已经建立包括PCD在内的多个呼吸罕见病临床队列。大部分罕见病都存在基因的变异，随着中山检验科WES基因检测的开展及推广，后续将会有越来越多的呼吸罕见病被诊断，这一检测项目将助力呼吸科更好地精准诊疗呼吸罕见病。目前，WES已广泛应用于多种遗传性疾病的辅助诊疗领域。中山检验科将依托全面的二代测序技术平台，利用WES基因检测的突出优势，为临床和患者提供更好的检测服务。未来，我们也将持续分享WES在临床的诊疗应用案例。
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