PS1与PS2:已知致病性错义变异与新发变异

好,咱们这一章来聊两个非常重要的强致病性证据。在ACMG分类里,PS1和PS2是判定致病的“王牌”之一。说白了,这两个证据一旦成立,对变异评级的影响非常大。

我记得刚接触遗传解读那会儿,总觉得PS1和PS2差不多,都是“已知”嘛。后来被老前辈指正过,才弄明白它们的核心区别在哪。一个是对标已知致病位点的“已知”,一个是看家系里是否新冒出来的“已知”。这两个维度完全不同。

PS1:已知致病性错义变异——同一个氨基酸,同一类改变

PS1的定义是:对于一个错义变异,如果它导致某个氨基酸替换,而这个位点之前已经报道过另一个错义变异是致病性的,并且两个变异的侧链理化性质相差不大,那就可以给PS1。

举个具体的场景。假如有个基因的编码蛋白,在第123位氨基酸上,已知某个错义变异c.368G>A(p.Arg123His)被证实是致病的。现在你手里有一个新案例,发现的是c.368G>C(p.Arg123Pro)。

这两个变异都发生在同一个密码子,都改变了同一个氨基酸。但一个是组氨酸(His),一个是脯氨酸(Pro)。你判断一下,能不能用PS1?

嗯,这里要注意。PS1不是简单的“同一个位点”就给。关键要看理化性质。如果已知致病变异是Arg→His(碱性→碱性,性质相近),而新变异是Arg→Pro(碱性→亚氨基酸,刚性很强),性质跨度太大了,我会很谨慎。我的习惯是,只有当两个氨基酸的Grantham分值比较接近,或者属于同一大类(比如都带正电荷、都芳香族)时,才放心用PS1。

PS1的核心要点:
  • 同一个密码子(即同一位点)
  • 已知致病性错义变异(有明确文献/数据库支撑)
  • 侧链理化性质相似(Grantham分值参考)
  • 新变异与已知致病变异同为错义变异(不是同义、不是无义)

我在项目中遇到过一位初学者,他把PS1用得很宽——看到不同密码子、不同氨基酸、只是位于同一个蛋白域,也想给PS1。这其实不太合适。PS1是一个非常精准的证据,强调的是“在同一个氨基酸位置上的相似改变”。隔了几个密码子,那得考虑PM5(新错义变异在已知致病的同一密码子区域),但那是中等证据,不是强证据。

PS2:新发变异——家系里的“意外惊喜”

PS2的定义:对于常染色体显性遗传病,如果患者有一个变异,经家系验证确定是其父母都没有的(即新发变异),并且父母表型正常、亲缘关系确认,那么这个变异可以给PS2。

你想想看,一个变异在父母血液样本中都没有,却出现在患者身上,这本身就是很强的致病信号。尤其是当这个疾病有明确的生殖系新发突变模式时,PS2几乎可以直接锁定致病。

但这里有个大坑,我曾经踩过一回,所以一定要讲清楚。

PS2的避坑指南(我曾经的教训):
  1. 必须排除嵌合体:如果父母之一的精子或卵子细胞存在低比例嵌合,外周血测不出来,那这个变异看起来是新发,实际是遗传的。这种情况不能给PS2,最多给PM6(可能新发)。
  2. 必须确认亲缘关系:我记得有个案例,父母双样本都检测了,发现孩子有个变异父母没有。我们高兴地准备写PS2。幸亏同事多问了一句,结果一查家系STR位点,发现父亲不是生物学父亲……那这个PS2自然就无效了。
  3. 必须排除表型假阴性:父母如果在儿童期之后才发病,或者是非常轻的表型,仅仅凭“父母无表型”就判定致病,可能漏掉常染色体显性遗传的延迟外显。

PS1 + PS2 组合使用的时候

为什么我把PS1和PS2放在同一章?因为在实际解读中,它们经常一起出现,互相支撑。

假设一个基因已知有多个致病错义变异集中在某个蛋白域,比如第200-300位氨基酸区间。你发现一个新病例,在已知致病变异的同一个密码子位置,出现了一个性质相近的错义变异,同时家系验证确认是新发变异。那么,PS1(已知致病变异的同一位点相似替换)+ PS2(新发变异)可以组合。

这种情况下,即使只有这两个证据,也足以判定为“致病性”(Pathogenic),因为两个强致病证据叠加,满足“≥2个Strong”的条件。

证据 级别 适用条件 关键限制
PS1 Strong (致病) 同一位点已知致病错义变异 + 性质相似的新错义变异 仅限错义对错义;理化性质需接近
PS2 Strong (致病) 患者有父母均无的新发变异 + 表型符合 + 亲缘关系确认 需排除嵌合体、延迟外显、非亲子关系
PS1 + PS2 组合 致病性 同时满足上述条件时 2个Strong = Pathogenic

我在项目中还遇过一个有意思的情况。一个基因的某个密码子是热点区域,已知有5个不同错义变异都是致病性的。新案例发现的是其中第6个,性质也相近。但家系验证时发现,这个变异其实不是新发,而是来自携带者母亲(母亲有轻微表型)。那么PS2不成立,但PS1依然成立,配合其他证据(比如PM2、PM5等),有时也足以判致病。

实操小技巧:记录PS1的检查清单

我个人习惯,在写报告时给PS1做一份简单的检查清单,避免遗漏。你可以参考这个流程:

PS1检查清单:
1. 新变异类型?            → 必须是错义变异
2. 已知致病变异类型?      → 必须是错义变异
3. 相同密码子位置?        → 是 / 否(不同密码子不能给PS1)
4. 理化性质相似?          → 参考Grantham分值或氨基酸大类
5. 已知致病证据质量?      → 至少有一个独立的文献/ClinVar星标>1
6. 排除同一位点致病多态?  → 不是良性多态标注的位点
如果全部通过 → 可以给PS1
一点小建议:在ClinVar里查看同一位点的变异时,注意看评论数量。如果只有一个提交者标注为致病,而其他多个提交者标注为意义不明确,那这个已知致病变异的证据强度可能不太够。我一般会等至少有2-3个独立来源确认后,再放心用PS1。

SVG:PS1与PS2的证据组合逻辑

下面这张图概括了PS1与PS2的核心判断流程,以及它们如何组合成强致病性证据。

PS1 与 PS2 证据组合逻辑 变异在已知致病位点 错义变异 同密码子 PS1:性质相似? Grantham分值 / 氨基酸大类 变异是否为新生? 父母血液样本均无 PS2:排除嵌合/假阴性? 亲缘关系 + 延迟外显检查 PS1 + PS2 组合 2个Strong → 致病性 两者分别独立评估 组合时无需相互依赖

总结几个容易踩的坑

这两个证据很好用,但用错的地方也不少。我把自己踩过的和见别人踩过的坑整理一下:

  1. PS1用在不同密码子:不在同一个密码子上的错义变异,不能用PS1。哪怕只隔了1个碱基,也不行。那是PM5的范畴。
  2. PS2给在显性遗传的纯合子:如果患者是常染色体隐性遗传的复合杂合或纯合突变,其中一个变异是新发,另一个是从父母遗传的,那这个新发变异可以给PS2,但要注意该变异在隐性遗传中本身也可能只是致病风险因子。
  3. 忽略父母样本的嵌合体验证深度:我曾经有一个案例,父母外周血测序都没发现变异,深度也够。但后来用超高深度测序才发现父亲有3%的嵌合。那这个PS2就降到PM6了。
  4. PS1给在错义 vs 无义转换:如果已知致病变异是错义,新变异也是错义,就可以。但如果已知是错义,新变异是无义(终止密码子),那两者的蛋白层面效应完全不同,不能给PS1。

嗯,这些就是PS1和PS2的核心内容。实际解读时,这两个证据是高频使用的,但也是最容易被新手滥用或误用的。把基础打牢,组会时跟同事拿自己案例多盘两遍,慢慢就形成直觉了。