C9orf72的反覆擴增是全世界額顳葉痴呆（FTD）和肌萎縮性側索硬化症（ALS）的最常見遺傳原因。除了FTD和ALS的典型特徵外，這種擴增與越來越多的症狀相關，包括精神疾病表現和帕金森氏症，並且也已在沒有已知神經退行性疾病家族病史的患者中被發現。隨著可改變疾病的治療試驗的出現，與C9orf72相關疾病的早期識別變得越來越重要。

在C9orf72擴增載體中觀察到的大量臨床異質性，無論是表型，症狀發作的年齡和疾病進展的速度，都表明存在潛在的疾病修飾因子，這些修飾因子可以作為預後因素以及治療干預的目標。借鑑亨廷頓氏病（HD），數種脊髓小腦共濟失調和肌強直性營養不良等其他神經退行性重複擴增疾病的證據，對於這種異質性的解釋主要是在重複長度方面尋求的。有關C9orf72重複長度與臨床特徵的研究產生了不一致的結果，但由於檢測和確定擴增的技術難度而受到阻礙。

2021年1月，荷蘭鹿特丹大學的John C. Van Swieten團隊在《Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry》發表了一篇綜述，概述了與C9orf72重複擴增相關的臨床譜，討論重複長度與C9orf72表型有關的作用和目前用於識別和測量重複擴增的方法。

1 C9ORF72重複擴增的基因組學和病理生理學特徵

C9orf72重複序列擴增位於非編碼區域，由擴增的GGGGCC重複序列組成。健康的個體通常攜帶少於30個重複序列，而患有C9orf72相關疾病的個體通常具有數百至數千個重複序列。C9orf72蛋白的確切功能尚不清楚，但它被認為在自噬和內體運輸中起作用。已經提出了三種可能共存的疾病機制：（1）由於來自擴增等位基因的C9orf72表達減少導致單倍體機能不足;（2）透過擴增的雙向轉錄形成包含重複的RNA病灶;（3）產生易於聚集的二肽重複序列（ DPR）蛋白透過重複相關的非ATG翻譯。

這些機制反過來又與廣泛的下游細胞缺陷有關，例如應激顆粒的改變，蛋白穩態，核質和囊泡運輸，線粒體功能和免疫。僅每種疾病機制可能不足以引起神經變性，並且提出了一種協同模型，其中C9orf72功能喪失加劇了功能獲得機制。為了確定可行的治療目標，必須更好地瞭解其在各個疾病階段的相對作用。目前正在研究中的有應用前景的治療策略包括抑制C9orf72轉錄的小分子和基因沉默工具，與含有重複序列的RNA結合並使其失活的反義寡核苷酸，抑制DPR蛋白積累並靶向下遊細胞缺陷的基於抗體的方法。

在病理學上，與C9orf72相關的疾病的特徵是反應性DNA結合蛋白43（TDP-43）和含有DPR蛋白的p62陽性神經元胞漿內含物的胞質聚集體。雖然TDP-43病理學在神經解剖學上與中樞的受影響區域相吻合ALS和FTD中的中樞神經系統（CNS），DPR蛋白通常沒有。正義和反義C9orf72 RNA病灶廣泛分佈於整個CNS中的受影響擴增載體中。

2 C9ORF72重複擴增的流行病學

在所有FTD或ALS患者中，大約5％–10％以及在兩種疾病中最多30％的患者中發現C9orf72擴增。這些疾病統稱為c9FTD / ALS。不同種族之間的患病率差異很大：白種人的發病率最高，而亞洲人的發病率最低，擴增率很高，到83歲時累積百分率為90.9％-99.5％。最初的症狀通常在50歲左右表現出來，但發病年齡甚至在家庭中也存在很大差異，範圍從20到90歲。最初的表現和病程也相差很大；症狀發作後的生存時間從快速進展性ALS的2個月到緩慢進展性行為變異的FTD（bvFTD）的30年以上不等。

3 C9ORF72重複擴增的臨床表現

3.1認知障礙

3.1.1 額顳痴呆

在家族性FTD病例（c9FTD）中，有20％–25％的家族成員和6％–8％的C9orf72擴增。57歲發病的中位年齡與沒有C9orf72擴增的FTD相似（非-c9FTD），但即使沒有伴發ALS，症狀發作後的生存期也較短（7年比11年）。c9FTD的臨床表現通常是bvFTD，其特徵是進行性行為和性格改變，執行功能嚴重缺陷和其他認知改變的相對較為少見。多達30％的c9FTD患者在疾病過程中會同時發生ALS，但通常不對c9FTD患者進行ALS症狀的常規篩查。c9FTD在臨床上不能可靠地與非c9FTD。但是，c9FTD患者可能表現出非典型的體徵和症狀，並且經常不符合當前的FTD診斷標準。

首先，c9FTD中的記憶障礙更常見，並且在老年受試者中經常表現為症狀，這可能導致對阿爾茨海默氏病（AD）的誤診。第二，在c9FTD中精神病性症狀和怪異，不合理的行為很普遍。第三，一些患者的病程延長或看似不進展。第四，c9FTD的萎縮模式變化很大，可以包括廣義對稱皮層萎縮以及丘腦和小腦萎縮（圖1）。

圖1：四個受影響的C9orf72擴增載體的T1加權MR成像，證明了可能遇到的萎縮模式的多樣性。初次出現時進行MRI掃描；患者年齡在55至62歲之間。

（A）輕度全身性皮質萎縮；

（B）嚴重的全身性皮質腦以及小腦萎縮；

（C）主要是左側額顳萎縮;

（D）中度對稱頂葉萎縮以及輕度對稱額顳萎縮。

3.1.2 良性變體FTD

幾種C9orf72擴增載體描述了bvFTD的一種緩慢進展的變體，在多年的隨訪中具有孤立的神經精神症狀和最小的認知退化。此外，最近的薈萃分析顯示，2％的所謂的患者缺乏神經影像學異常和疾病進展的良性變異性FTD具有C9orf72擴增。良性變異性FTD擴增的鑑定表明，至少一部分是神經退行性疾病，應考慮進行基因檢測，尤其是在那些有家族史的人。

3.1.3 AD和其他痴呆

在幾個大型佇列中，在臨床診斷為AD的患者中，只有很小一部分（<1％）發現了C9orf72擴增。這些病例中的大多數可能是由於誤診所致，尤其是在患有記憶障礙和非典型神經影像學的老年患者中，並且沒有反映C9orf72擴增與AD之間的因果關係。因此，具有臨床診斷為AD的擴增載體的屍檢研究顯示是孤立的FTD病理學，還是伴有AD病理的FTD ，儘管需要更多的病理學研究來證實這一點。重要的是，伴隨的AD病理可能會調節臨床表型（即更多的記憶刪除特徵），從而掩蓋了C9orf72擴增的存在。在三個擴增載體中報告的沒有FTD病理的純AD病理可能反映了不完全的滲透。從臨床角度來看，AD的臨床佇列中存在C9orf72擴增，這突出表明有必要篩選具有陽性家族史的AD患者的FTD基因。

對大批路易體痴呆症（DLB）患者的基因篩查未發現C9orf72擴增攜帶者，但偶爾，攜帶者可能表現為DLB模擬物或具有DLB病理。

3.2 運動神經元疾病

20％–30％的家族性和5％的散發性ALS患者中發現C9orf72擴增。412 c9ALS的中位發病年齡（57歲）與沒有C9orf72擴增（非c9ALS）的ALS相似。c9ALS的臨床表型涵蓋了整個ALS頻譜，通常表現為肌肉無力，從一個部分開始，並擴散到整個運動系統中。在c9ALS的30％–40％中可見以早期吞嚥困難和構音困難為特徵的延髓疾病發作，似乎比非c9ALS更為普遍，並且可以解釋某些研究報道的c9ALS總體生存期較短。

認知障礙和痴呆（大多數為bvFTD亞型）在c9ALS中比在非c9ALS中更為常見。因此，與非c9ALS患者相比，c9ALS患者的額葉非運動區萎縮程度更大。儘管只有20％的ALS患者符合FTD診斷標準，但另外20％的患者通常在執行功能，社交認知或語言方面具有一定程度的障礙，而10％的患者表現出行為改變。專為檢測ALS中的認知和行為症狀而設計的篩查工具，例如愛丁堡認知和行為篩查，正在得到越來越多的使用，並且可以改善量身定製的患者護理。

其他運動神經元疾病，包括進行性肌肉萎縮和原發性側索硬化症，在C9orf72擴增載體中很少見。

3.3 精神病表現

與非c9FTD / ALS相比，在與C9orf72相關的疾病中，精神症狀的發生率要高得多。據報道，在c9FTD病例中，有20％–60％患有精神病特徵，並且在所有感覺方式上都存在妄想和幻覺，儘管軀體妄想相對常見。其他精神病學表現包括情緒障礙，強迫症和緊張性精神分裂症。精神病症狀有時是最初出現的症狀，有時會在更典型的FTD或ALS症狀出現之前幾年發生。對原發性精神病（例如遲發性精神分裂症或遲發性雙相情感障礙）的誤診並不罕見，尤其是在（近乎）正常的神經影像學檢查。

C9orf72在原發性精神疾病中的擴增很少見，在一些大型佇列研究中患病率低於0.2％。

3.4運動障礙

3.4.1 帕金森症

與非c9FTD / ALS相比，c9FTD / ALS中併發帕金森病的發生頻率更高，並且在bvFTD患者中尤為常見，在疾病過程中高達75％的人發生了不同程度的帕金森氏病。症狀包括對稱或不對稱的運動遲緩，僵硬，跌倒和凝視麻痺，通常很少或沒有震顫。

最初出現帕金森氏症，共濟失調或失用症可能導致誤診斷為帕金森氏病（PD），進行性核上性麻痺，腎上腺皮質綜合徵或多系統萎縮。其中一些患者在發病後幾年內缺乏典型的FTD或ALS特徵。在一些經病理證實的研究中，擴增載體中的帕金森病與神經元丟失以及基底節中報告的TDP-43和p62病理有關。因此，一些臨床診斷的PD報告在兩項大型的屍檢證實的PD研究（合併樣本量> 800名患者）中，偶爾發生了（<1％）的擴增，僅發現了一個既具有典型PD病理又具有C9orf72介導的病理的擴增載體。

3.4.2 類HD綜合徵

在多達5％的HD樣（HDL）綜合徵患者中發現了C9orf72擴增，這在臨床上與HD並無區別，但HTT基因中沒有典型的CAG重複擴增，使其成為HDL-的最常見遺傳原因。沒有證據表明C9orf72與HD之間存在因果關係，但這些發現與臨床實踐相關，因為它們表明擴增攜帶者可能表現出非典型體徵，包括舞蹈症，肌張力障礙，震顫，僵硬，運動遲緩和肌陣攣。需要神經病理學資料來確定相關腦區中C9orf72連鎖的病理是否可能是這些異常表現的基礎。值得注意的是，最近在少數非c9FTD / ALS患者中發現了HTT的重複擴增，這支援了HD和FTD / ALS在表型和病因學上的重疊。

3.4.3 其他運動障礙

擴增攜帶者中的其他運動障礙包括小腦性共濟失調和臨床診斷為CreutzfeldtJakob病的病例。這些病例可能代表了對c9FTD / ALS異常表現的誤診，並進一步突顯了臨床譜的多樣性。

4 重複長度的臨床意義

4.1正常和病理性重複長度

關於哪個C9orf72重複長度是致病性尚無明確共識。大多數實驗室認為血液中的重複長度少於20–30是正常的，而200多次重複很可能是致病的。小擴增（即最多200次重複）代表灰色區域，其中某些攜帶者會出現症狀，而其他人則沒有。對小範圍擴增的解釋對臨床遺傳諮詢提出了重大挑戰，並且可能對受影響的家庭產生深遠的影響。

在整個組織內測量C9orf72重複長度，確定致病重複長度的閾值並確定可能與臨床特徵的關聯因擴增的不穩定性而變得非常複雜，這會導致同一個人的整個組織內部和內部的重複長度不同。此外，血液中擴增的大小可能無法準確反映中樞神經系統的大小，因此應謹慎解釋。

對同一個體的血液和腦組織進行直接比較，發現某些受試者的大小相似，而有些受試者的大小則完全不同。血液中的體細胞不穩定性也阻礙了重複長度的可解釋性。與患者組織相比，細胞系通常包含相當小的擴增。此外，由於其寡克隆性質，它們可能顯示出多個簡潔的條帶，如成纖維細胞，淋巴母細胞，誘導多能幹細胞（iPSC），iPSC衍生的神經元所示。

4.2 臨床病理關聯與擴增大小

在各種組織中的重複長度與症狀發作的年齡之間已發現潛在的關聯。例如，一項研究報道了額葉皮質的重複長度與c9FTD發作的年齡之間呈正相關。同時，C9orf72的擴增可能會隨著年齡的增長而進一步擴增。樣本採集的年齡與症狀發作的年齡通常高度相關，因此不清楚較長的擴增是否會延遲症狀發作或僅反映個體年齡的重複長度增加。有趣的是，與發病後生存相關聯表明較小的擴增可能是有益的。

要複製這些關聯，必須進行深入研究，並考慮組織，疾病亞組（c9FTD和/或c9ALS），採集年齡和疾病狀態（受影響或不受影響）之間的差異。這些研究還可能揭示與病理C9orf72介導的特徵的關聯，例如C9orf72轉錄本的水平，RNA病灶和DPR蛋白。

4.3 預期

重複的擴增可能會在連續的世代中延長，這可能導致發病年齡更早和/或更嚴重的疾病表型。在許多重複性擴增障礙中都報告了這種現象，也稱為預期現象。

有趣的是，在一個c9FTD系列中描述了從一代到下一代大約增加1000個重複，暗示了預期。此外，在一部分家庭中，年輕一代的發病年齡較早。由於這些研究包括的大多數父母-後代對均未進行Southern印跡分析，因此尚不清楚是否報道了發病年齡的差異。可以歸因於擴增規模的增加。可以假定具有FTD或ALS家族史的人可能會早些就醫。此外，在一般人群和臨床醫生中對FTD和ALS的認識不斷提高，以及可獲得統一的診斷標準可能會導致早期診斷。此外，這些發現可能（部分）受選擇和/或回憶偏見的驅動。

重要的是，最近的兩項研究實際上提供了與C9orf72相關疾病的預期相牴觸的證據。這些研究發現連續世代的擴增大小減小，佔傳播的50％以上。應當指出，兩項研究均基於血液中的重複長度，該長度可能與大腦中的重複長度無關。一個未受影響的父親的案例報告就是一個例子，父親的血液中大約有70個重複，而他的孩子則有很長的擴增。儘管這可能表明下一代的從突變轉變為致病性擴增，父親隨後揭示了大腦的長期擴增，強調確定大腦組織擴增大小的重要性。因此，要弄清預期是否會導致與C9orf72相關的疾病，就需要針對多代腦組織的大規模研究。

5 檢測和確定C9ORF72重複序列的擴增

檢測重複擴增最常用的方法包括PCR方法檢測C9orf72重複序列的擴增；Southern印跡法檢測擴增的C9orf72重複序列並確定其大小；使用短讀測序檢測C9orf72；使用長時間閱讀的測序來評估大小，中斷和甲基化模式。

除了重複長度外，還發現了其他幾種潛在的遺傳疾病修飾因子，突顯了各種遺傳因素之間的複雜相互作用可能會導致C9orf72重複序列擴增的表型變異。例如，已知的ALS危險因素ATXN2的中間重複擴增在c9ALS中比在c9FTD中更為常見，表明它們可能將臨床表型推向ALS，而不是FTD。同樣，TMEM106B中的單核苷酸多型性（SNP）似乎可以特異性地抵抗c9FTD，而不是c9ALS，並且C6orf10 / LOC101929163基因座處的兩個CpG-SNP（即影響DNA甲基化模式的SNP）與症狀發作的年齡有關。

在其他FTD或ALS相關基因（包括GRN，MAPT，TBK1，TADBP，SOD1和FUS）中，罕見的病原體突變共存可能在某些情況下協同作用以影響疾病的嚴重程度和/或表型特徵。

6 結論和未來方向

C9orf72的擴增在臨床上具有高度異質性，臨床醫生需要意識到廣泛的相關症狀，以便及時診斷和管理並選擇患者進行臨床試驗。儘管進行了廣泛的研究，這種異質性的遺傳基礎仍然知之甚少。能夠全面評估擴增大小及其純度和甲基化水平的新型測序技術可能揭示出與臨床特徵的新關聯。體細胞鑲嵌的存在使重複長度的測量和解釋變得非常複雜，需要更好地理解重複不穩定性，以闡明潛在的基因型與表型的相關性，並確定旨在穩定重複序列擴增的治療方法的可行性。

對於致病性的臨界值缺乏共識，這對臨床遺傳諮詢構成了重大挑戰。還需要進一步的研究來確定中間重複長度是否具有任何臨床意義，而這些臨床意義與正常的C9orf72表達正常相關，而不是在長擴增患者中看到的下調。

除了重複長度，還發現了其他幾個潛在的遺傳決定因素。可能會同時存在多個表型修飾符，從而隱藏了與每個修飾符的明確關聯。未來對各種修飾劑的研究對於預測預期的病程至關重要，這反過來對於患者管理和臨床試驗中的患者分層都將是有價值的。

參考文獻：

van der Ende EL, Jackson JL, White A, Seelaar H, van Blitterswijk M, Van Swieten JC. Unravelling the clinical spectrum and the role of repeat length in C9ORF72 repeat expansions. Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 2021.

校審： 胖兔子可可 (Brainnews編輯部)