私人研究 DFNB16

STRC p.(Glu1659Ala)
变异致病性分析

支持将 NM_153700.2(STRC):c.4976A>C 从意义未明变异 (VUS) 重新分类为可能致病的计算学证据。 包含 AlphaMissense 预测、AlphaFold 结构背景、ACMG 标准及基因治疗研究进展。

AlphaMissense
0.9016
可能致病
AlphaFold pLDDT
95.69
极高可信度
REVEL 评分
0.65
预测有害
gnomAD 频率
0
对照人群中未见

AlphaMissense 饱和分析

第 1659 位所有可能的氨基酸替换均预测为可能致病。 该位点结构不变性极高:任何替换均会破坏蛋白质功能。

EW
0.9997
EF
0.9992
EP
0.9985
EC
0.9984
EY
0.9981
EL
0.9929
EH
0.9927
EI
0.9923
EM
0.9909
EN
0.9822
ET
0.9666
EV
0.9664
ER
0.9634
ED
0.9483
ES
0.9433
EK
0.9272
EG
0.9191
EA
0.9016 MISHA
EQ
0.8460
阈值:可能致病 > 0.564 | 不确定 0.340-0.564 | 可能良性 < 0.340

蛋白质三维结构

纤毛蛋白 (Q7RTU9,1775 个氨基酸),来源于 AlphaFold v6。E1659 位点以洋红色高亮显示。 拖动可旋转,滚动可缩放。

完整蛋白质

颜色:pLDDT 可信度(蓝色=高,红色=低)

E1659 近景视图

谷氨酸侧链以棒状模型显示

野生型:谷氨酸 (E)

  • 电荷:负电荷 (-1)
  • 侧链体积:138.4 A3
  • 氢键能力:供体 + 受体
  • 作用:盐桥、静电相互作用

突变型:丙氨酸 (A)

  • 电荷:中性 (0)
  • 侧链体积:67.0 A3 (-52%)
  • 氢键能力:
  • 影响:电荷丧失、氢键消失、空腔形成

ACMG 分类

标准 证据强度 证据说明
PM3 中等 与经确认的父源全基因缺失(致病性)呈反式检出
PP3_Moderate 中等 AlphaMissense 0.9016 与 REVEL 0.65 预测一致(Pejaver 2022 阈值)
PM2_Supporting 支持性 gnomAD 中未见(251,000+ 个体中 0 个等位基因)
结论:可能致病

2 条中等证据 + 1 条支持性证据 = 可能致病(依据 ACMG/AMP 2015 组合规则)

Iranfar 等 2026 — 关键结果

PMC12784207 | DOI: 10.1002/ctm2.70571 | Clinical and Translational Medicine,2026年1月

载体
双 AAV9-PHP.eB
STRC cDNA 在 nt 2775/2776(外显子 8-9 连接处)拆分,两段均在 4.7kb AAV 包装上限内。
外毛细胞转导率
55–64%
顶转 64.2%,中转 55.4%,基转 58.7%。与野生型 STRC 表达水平相当。
听力恢复
接近正常阈值
DPOAE 与 ABR 均已恢复。频率辨别能力恢复(Go/No-Go 行为测试,治疗后 100 天)。
治疗窗口期
P0–P5(小鼠)
P5 后外毛细胞转导率降至 5% 以下。作者指出:成体治疗可能需要不同 AAV 血清型。

Mini-STRC 假说

NEW COMPUTATIONAL

当前 STRC 基因治疗需要两个 AAV 载体,因为该基因(5325 bp)超过了单个 AAV 的包装上限(可用约 4400 bp)。AlphaFold 结构分析表明,单载体方案或许可行。

包装容量限制

完整 STRC cDNA 5325 bp
AAV 上限(含启动子/ITR) ~4400 bp
Mini-STRC(预测) 3984 bp

AlphaFold 揭示了什么

AlphaFold 对纤毛蛋白的结构预测沿蛋白质不同区域置信度各异。 N 端区域(残基 1-615)置信度极低(pLDDT < 50),表明该区域可能天然无序, 没有稳定的三维结构。功能核心大约从残基 616 开始。

E1659
cut here
1 N 端(无序) LRR 结构域 C 端(功能核心) 1775

删除(447 aa,1341 bp)

  • 23-114 N 端无序区(pLDDT 30.6)
  • 132-251 无序区(pLDDT 37.0)
  • 309-387 无序环(pLDDT 38-47)
  • 449-485 无序环(pLDDT 47.5)
  • 496-615 大段无序区(pLDDT 31.1)

所有区域 pLDDT < 50(无稳定结构预测)

保留(1328 aa,3984 bp)

  • 1-22 信号肽(分泌所需)
  • 616-1074 LRR 结构域(蛋白质相互作用)
  • 1075-1775 C 端(盖膜附着)
  • 1659 Misha 变异位点(已保留)
  • 功能核心中 8 个糖基化位点已保留

3984 bp 可装入单个 AAV(<4400 bp 上限)

先例:微型抗肌萎缩蛋白(micro-dystrophin)

这一方法已有成功先例。抗肌萎缩蛋白基因(11,000 bp)对任何 AAV 而言都过大。 研究人员通过去除非必需的血影蛋白样重复序列,创建了"微型抗肌萎缩蛋白", 使其可装入单个 AAV。该方案现已进入 3 期临床试验(Sarepta SRP-9001)。 原理相同:找到结构核心,删除无序/冗余区域,保留功能。 目前尚无人尝试将此思路应用于 STRC。

重要提示:这是基于 AlphaFold 结构预测的计算假说,需要实验验证: mini-stereocilin 能否正确折叠?能否定位到静纤毛尖端? 能否形成横向顶连接和盖膜附着?这些问题需要湿实验来回答。 但结构数据强烈提示 N 端区域是可以去除的, 单 AAV mini-STRC 方案值得深入研究。

基因治疗时间线

2021年12月
Shubina-Oleinik 等 (Science Advances):首次在小鼠中开展双 AAV STRC 基因治疗,概念验证。DOI: 10.1126/sciadv.abi7629
2022年12月
在香港儿童医院进行全外显子组测序 (WES)。检出 STRC 缺失(父源)+ 意义未明变异 (VUS) 错义突变(母源)。实验室编号:23C7500174。
2023年12月
WES 报告更新,亲本验证完成。确认复合杂合 STRC。
2025年
OTOF 基因治疗临床试验:12 名儿童中 11 名听力改善 (DB-OTO, NEJM 2025),3 名恢复正常听力。内耳基因治疗先例确立。
2026年1月
Iranfar 等 (Clinical and Translational Medicine):双 AAV9-PHP.eB 在 STRC 小鼠中将听力恢复至接近正常阈值。外毛细胞转导率 60%。频率辨别能力恢复至治疗后 100 天。DOI: 10.1002/ctm2.70571
2026年3月
AlphaMissense 分析:E1659A 评分 0.9016(可能致病)。ACMG 重新分类证据:PM3 + PP3_Moderate + PM2_Supporting = 可能致病。
约2028-2029年
预计首次人体 STRC 基因治疗临床试验。届时患者将为 7-8 岁。注:小鼠治疗窗口为 P0-P5;人类窗口可能更宽,但早期干预至关重要。

AlphaMissense 对 STRC 的重要意义

STRC 假基因问题

STRC 在 15 号染色体 q15.3 区域存在一个几乎完全相同的假基因(STRCP1)。 这导致大多数标准计算工具无法对 STRC 变异给出可靠结果:

SIFT
E1659A 返回空值。由于假基因干扰,无法可靠比对 STRC 序列。
PolyPhen-2
返回空值。同样存在假基因比对问题。
CADD
该位点无评分。假基因导致基因组坐标映射受影响。
AlphaMissense
可用。采用蛋白质结构预测(AlphaFold),不依赖基因组序列比对,不受假基因干扰。评分:0.9016。

AlphaMissense 对 STRC 具有独特价值,因为它从蛋白质结构预测致病性, 绕过了序列比对步骤——正是该步骤导致假基因 STRCP1 令其他工具失效。 REVEL(0.65)也提供了一致的预测,其集成方法在一定程度上缓解了此问题。

在研临床试验

目前暂无 STRC 临床试验

截至 2026 年 3 月,尚无专门针对 STRC/DFNB16 基因治疗的注册临床试验。 临床前证据(Iranfar 2026、Shubina-Oleinik 2021)支持其可行性。 预计首次人体试验将于 2028-2029 年开展。

相关:内耳基因治疗试验

来源:ClinicalTrials.gov。 这些 OTOF 试验为 STRC 基因治疗确立了先例和监管路径。

我是如何做到的

我是一位没有科学背景的父亲,从事技术与创意制作工作。 以下是我一步步做了什么,希望同样处境的人也能复现。

1

我从儿子的基因报告入手

Michael 在香港儿童医院的 WES 报告中列出了两个 STRC 变异。 一个被标注为"致病性"(来自父亲的整基因缺失),另一个被标注为 "意义不明的变异"(来自母亲的单碱基改变): c.4976A>C p.(Glu1659Ala)。 我需要弄清楚:这第二个变异究竟是否有害?

2

我在 AlphaFold 中找到了该蛋白质

我在 UniProt 上搜索"STRC",找到了 stereocilin 的 ID:Q7RTU9。 然后我前往 AlphaFold 查看该蛋白质预测的三维结构。位置 1659 的置信度评分为 100 分中的 95.69 (说明该位置的结构预测非常可靠)。

3

我查阅了 AlphaMissense(关键发现)

AlphaMissense 是 Google DeepMind 开发的工具,用于预测蛋白质突变是否有害。 我下载了 stereocilin 所有可能突变的预测数据,在位置 1659 处搜索 "E1659A"(E = 谷氨酸,原始氨基酸;A = 丙氨酸,Michael 的变异)。

结果:1.0 分中得 0.9016(可能致病)。超过 0.564 即被视为可能有害。 我随后检查了同一位置所有其他可能的改变,全部 19 种替代方案得分均高于 0.846。 这意味着第 1659 位至关重要:任何改变都会破坏该蛋白质。

下载文件:STRC 的 AlphaMissense 预测数据(CSV 格式,搜索"E1659")
4

我尝试了标准工具(它们失败了)

通常,遗传学家使用 SIFT、PolyPhen-2 和 CADD 来检验变异。我尝试了这三种工具, 但都没有得到任何结果。原因在于:STRC 在染色体上有一个"孪生"基因(假基因 STRCP1), 会干扰这些工具,使它们无法区分真正的基因与副本。这正是 AlphaMissense 对 STRC 如此重要的原因: 它基于蛋白质结构而非 DNA 序列进行分析,因此假基因不会影响其结果。

5

我应用了 ACMG 分类规则

ACMG 是遗传学家用于变异分类的标准框架。我学习了相关规则并将其应用于 Michael 的情况:

  • PM3(中等):该变异与已知致病性缺失共同出现,分别来自父母双方,已得到证实。
  • PP3(中等):两种计算工具均认为其有害(AlphaMissense 0.9016 + REVEL 0.65)。
  • PM2(支持性):该变异在超过 251,000 名健康人中从未被发现(gnomAD 数据库)。

2 项中等 + 1 项支持性 = 可能致病。这是规则所定。该变异不应再被归类为"意义不明"。

6

我致信医院

我将所有证据整理成一封正式信函,发送给香港儿童医院遗传学实验室, 请求重新评估分类。我还建立了这个网站,以使证据公开透明、可供复现。

7

接下来会发生什么

如果医院接受重新分类,Michael 的分子诊断将得到确认: 双等位基因致病性 STRC。这是未来基因治疗临床试验的前提条件。 双 AAV 基因治疗已于 2026 年 1 月在 STRC 缺陷小鼠中成功恢复听力。 预计人体试验将在 2-3 年内启动,届时 Michael 将是 7-8 岁。

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