牙缺失（Tooth Agenesis, TA）根据是否伴有多种临床综合征可分为非综合征型（Nonsyndromic）和综合征型（Syndromic）。其中，非综合征型牙缺失（NSTA）是最常见的类型，仅表现为单一性状，仅影响牙齿的发育。流行病学基因解码显示，NSTA在人群中的发病率在不同国家和种族中介于2.6%至11.3%之间。

在非综合征型牙缺失（NSTA）的病因学基因解码中，发现多个基因与其密切相关，其中MSX1、PAX9、AXIN2、WNT10A、WNT10B、LRP6和EDA被频繁提及。位于第2号染色体长臂（2q35）上的WNT10A基因被认为是主要的致病基因之一，约占NSTA病例的50%。

另一方面，牙缺失也可能是更复杂的综合征表现的一部分，即综合征型牙缺失，例如外胚层发育不良（Ectodermal Dysplasias, EDs）。EDs可分为11个临床亚型，其中低汗性外胚层发育不良（HED）是最常见的类型之一，其典型表现包括少牙/缺牙、少汗/无汗和毛发稀疏。

低汗性外胚层发育不良（HED）还可能伴有其他畸形特征，如：额头突出、眼部黑圈、鞍鼻、嘴唇外翻、眼周色素沉着、睑板腺异常，甚至偶见乳头缺失。目前已知有4个基因约占90%的HED发病病例，包括EDA、EDAR、EDARADD和WNT10A。其中，大多数低汗性外胚层发育不良（HED）病例是EDA基因（位于Xq12-q13.1）的变异或缺失所致，属于X连锁遗传。

WNT10A基因也被证实可导致某些常染色体隐性遗传的ED类型，如指甲-牙齿-皮肤发育不良（OODD）和Schöpf-Schulz-Passarge综合征。更有基因解码表明，WNT10A基因的变异亦可导致HED。

与由EDA基因变异引起的低汗性外胚层发育不良（HED）相比，由WNT10A变异导致的HED临床表型相对较轻，表现为毛发和汗腺异常，但不伴有面部畸形。此外，约10%的HED病例则由其他较罕见的基因变异引起，如NFKBIA[24–26]和NEMO/IKBKG。

尽管目前已确认WNT10A在部分低汗性外胚层发育不良（HED）病例中的致病作用，其具体的分子机制及所涉及的信号通路通过基因解码正变得格外明晰。此外，低汗性外胚层发育不良（HED）患者中牙齿缺失的数量与分布位置与相关致病基因之间的关系也通过基因解码得到解析。

两名分别为11岁和8岁的亲兄弟因先天性牙齿缺失被转诊至同佳学基因具有合作关系的武汉大学口腔中心就诊。经患儿母亲及两名患儿本人签署知情同意书后，医护人员收集了两位患儿的病史资料，拍摄了相关临床照片，并采集了外周静脉血样本外送到佳学基因检测进行致病基因鉴定基因解码分析。这对兄弟被诊断为低汗性外胚层发育不良（HED），均表现出典型的临床特征，包括少牙（hypodontia）、毛发稀疏（hypotrichosis）、少汗（hypohidrosis）以及面部发育异常（facial dysmorphism）。有趣的是，哥哥的牙齿发育不全明显比弟弟更为严重。哥哥下颌完全无牙，仅保留上颌两颗中切牙；而弟弟则仍有部分前牙萌出。

体格检查显示，这对兄弟均表现出头发稀疏、牙齿缺失及汗腺发育不良（图1a-d）。两人均具有X连锁低汗性外胚层发育不良（HED）的典型面容特征：鞍鼻、嘴唇厚大、下颌尖翘以及眼周黑眼圈。

口腔检查及锥形束CT（CBCT）扫描结果提示，哥哥（II-1）的所有乳牙及大多数恒牙均先天缺失，仅保留两颗锥形上中切牙（#11、21）（图1a-b）。由于下颌牙列完全缺失，他无法正常咀嚼或建立咬合关系。

弟弟（II-2）尚保留6颗乳牙（#51、53、61、63、73、83）及3颗恒牙胚（#11、21、43）（图1c-d）。

结合全身症状和口腔表现，最终确认两位患儿均诊断为HED。

图1：HED兄弟患者的牙齿特征与面部表现

a-b：**兄长（II-1）**的口腔状况及全景X线片。c-d：弟弟（II-2）的口腔状况及全景X线片。e：家系图，黑色方块代表HED患者。f：DNA测序图谱显示两位兄弟（II-1，II-2）携带EDA基因杂合变异c.878T>G（p.L293R）。g-h：兄长（II-1）同时携带两个WNT10A基因杂合变异：c.511C>T（p.R171C）和 c.637G>A（p.G213S）。

DNA样本由佳学基因医学技术（北京）有限公司进行提取及WES测序。根据测序结果，基因解码师首先从三大数据库（1000 Genomes，Exome Aggregation Consortium，Genome Aggregation Database）中筛除次要等位基因频率（MAF）大于0.05的变异，这些数据库均包含与患者人群相似的东亚健康个体的参考数据。接着，佳学基因解码剔除同义突变，仅保留外显子区域内的非同义单核苷酸变异（SNV）及插入/缺失突变。

随后，佳学基因解码进一步筛选出已在文献中报道与牙齿缺失（TA）相关的55个基因中存在的变异。在此基础上，按照以下工具的致病性评分标准筛选潜在致病变异：

SIFT 评分 ≤ 0.05

PolyPhen-2 评分 ≥ 0.909

CADD 评分 > 20

符合 ACMG（美国医学遗传学与基因组学学会） 标准

这些标准用于识别可能与TA相关的致病性变异。

为验证WES结果，佳学基因检测采用Sanger测序技术对EDA与WNT10A基因的相关片段进行了测序。患者基因组DNA的提取使用了TIANamp血液DNA中量提取试剂盒（天根生化，北京），并按照产品说明进行操作。针对变异位点所设计的特异性引物见表1。

使用Taq PCR Master Mix（百泰克，北京）进行PCR扩增后，将PCR产物进行测序。所得测序结果与参考序列（EDA: NM_001399；WNT10A: NM_025216，参考自UCSC数据库：https://genome.ucsc.edu/）进行比对，以验证WES数据的准确性。

在两兄弟中均检测到EDA基因c.878T>G（p.L293R）的错义变异，但复合杂合型WNT10A基因变异（c.511C>T（p.R171C）和c.637G>A（p.G213S））仅在兄长中发现。

全外显子组测序（WES）筛查显示兄长存在3个错义变异：EDA基因第7外显子的c.878T>G（p.L293R），以及WNT10A基因第3外显子的c.511C>T（p.R171C）和c.637G>A（p.G213S）。生物信息学工具预测这三个变异均具有致病性（表2）。这些变异位点已提交至ClinVar数据库（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/submitters/509028/）。其中WNT10A基因的c.511C>T和c.637G>A复合杂合变异被确认为TA（缺牙症）的致病突变。弟弟仅携带EDA基因的c.878T>G（p.L293R）错义变异。

母亲临床表型正常，未出现毛发、汗腺或牙齿相关异常。WES检测显示其为EDA基因c.878T>G杂合变异及WNT10A基因c.511C>T杂合变异的携带者。上述结果均经Sanger测序验证（图1e-h）。

HED 根据所涉及的基因表现出不同的遗传方式，其中 X 连锁EDA相关HED是该疾病最常见的形式。EDA位于 Xq12-q13 区域，该区域有多种亚型，主要介导表皮-间质和细胞间信号转导。经典的 EDA 信号转导成分包括 EDA、 EDAR和 EDARDD，下游信号通路为 NF-κB 信号通路。EDA基因有 4 个重要的功能区： TM 、弗林蛋白酶切割、胶原样结构域（胶原）和 TNF 同源结构域，其中后者是最常见的突变结构。佳学基因检测基因解码中发现的 c.878 T > G 变异位于EDA基因的 TNF 同源结构域。 TNF同源结构域与受体（EDAR）结合形成自体三聚体。佳学基因检测推测TNF同源结构域的c.878 T > G变异阻止EDA与EDAR结合，从而影响EDA信号转导，导致IκBα表达增加，而IκBα是抑制NF-κB活化的最重要成员通过抑制NF-κB的磷酸化、核转录和与DNA结合，而DNA结合是NF-κB信号通路的下游。NF-κB信号通路的失活导致外胚层来源的组织和器官发育缺陷。佳学基因检测的结果与先前的基因解码相似，在该基因解码中，一名患有c.878 T > G变异的患者上颌仅剩下两颗钉状中切牙。

据基因检测大数据分析，HED 中发现了较大的EDA变异，并且这些变异的表型各不相同。在本基因解码中，佳学基因检测总结了过去 5 年中由EDA变异引起的 HED 表型（表1）。佳学基因检测通过统计发现，43.14% (22/51) 的EDA变异位于 TNF 同源亚结构域，这与以前的报告一致。不同EDA结构域变异引起的缺失牙平均数大于 24 颗，且无显著差异，这与本基因解码中患者的表型一致。受影响的牙位置不同；上颌中切牙受影响最少，保留率为 0.538（14/26，#11 和 #21），其次是左上颌第一磨牙，保留率为 0.385（10/26，#26）（图2b）。c.457C > T变异患者均保留了上下第一磨牙，而c.164 T > C变异患者保留了上颌中切牙。此外，佳学基因检测发现，相同EDA变异的患者在缺失牙表型上存在差异，这可能是由表观遗传学或其他尚未检测到的变异造成的。

图2.EDA变异致HED的分子遗传学数据汇总。a HED患者EDA 各变异域分布。b各 牙位EDA变异导致的牙齿保留率。c各EDA功能域变异导致的平均缺牙数。经Kruskal-Wallis H检验， 组间差异无统计学意义（P  >0.5）。

WNT10A被认为是 NSTA 中的常见致病基因，位于 2q35 染色体上。作为短程配体，WNT10A 局部激活受体介导的 WNT 信号通路。基因解码发现，WNT10A 在牙齿发育过程中在牙上皮、牙釉质结以及间充质前成牙本质细胞层中表达，并且是牙本质发生和牙齿形态发生所必需的。 WNT10A 包含一个从残基 1 到残基 250 的 N 端食指结构域 (NTD)，该结构域具有 α 螺旋，以及一个从残基 261 到残基 338 的 C 端富含半胱氨酸的区域 (CTD)，该区域具有拇指。位于外显子 3 的WNT10A c.511C > T (p.R171C) 和 c.637G > A (p.G213S) 是亚洲 NSTA 人群中常见的两个变异。据报道，一名诊断为 NSTA 的男性存在复合杂合WNT10A变异 (c.511C > T 和 c.637G > A) 。临床上他缺失两颗牙齿，没有任何外胚层发育不良的症状。这两处变异均位于N端食指结构域，靠近4个二硫键，氨基残基的变异可能破坏二硫键结合，影响蛋白质结构的稳定性，最终导致N端食指结构域不稳定。目前尚无报道指出这两种变异会导致HED，但据报道c.637G>A变异会导致轻微的ED症状。目前认为，复合杂合WNT10A变异引起的牙齿脱落表型远比单个杂合WNT10A变异严重。

在基因解码中，佳学基因检测收集了同时存在EDA和WNT10A双基因变异的 TA 病例（表2 ）。在之前关于WNT10A和EDA双基因变异导致 TA 的基因解码中，仅携带WNT10A和EDA双基因变异的患者，其表型并不比之前报道的EDA单基因变异患者更严重。本基因解码比较了一对亲兄弟，可能排除了其他混杂因素的影响。佳学基因检测发现， WNT10A的两个变异（c.511C > T 和 c.637G > A）的存在导致 HED 患者的牙齿缺失更为严重。

EDA/EDAR/NF-κB信号通路目前被认为是与HED发病相关的经典信号通路 。基因解码表明，EDA/EDAR/NF-κB信号通路与Wnt/β-catenin信号通路密切相关，且相互调控。在毛囊发育过程中，NF-κB激活需要Wnt/β-catenin信号，而EDAR/NF-κB随后增强和维持Wnt/β-catenin活性。同时，在牙齿形态发生过程中，Wnt10A和EDAR均在起始和芽期的牙上皮以及帽期的釉结中表达。 Wnt 信号调节口腔外胚层中的外胚层发育异常蛋白的表达，而上皮信号中心的 EDAR 表达则对 Wnt 诱导的邻近外胚层外胚层发育异常蛋白作出反应。作为 Wnt 信号抑制剂，Dkk4 是层形成过程中 EDA/EDAR 信号的直接转录靶标。已知 Lef-1 在 Wnt 信号转导和转录激活中发挥作用。最近的基因解码表明，Lef-1 和 β-catenin 的过表达显著增加 EDA 转录，而内源性 β-catenin 的间接稳定则刺激 EDA 转录。WNT10A蛋白是 Wnt 配体家族的成员，可激活经典的Wnt/β-catenin 信号通路。本基因解码中，与弟弟相比，哥哥表现出了更多牙齿缺失的临床表型。佳学基因检测推测额外的WNT10A变异降低了突变型WNT10A与Wnt受体基因（FZD5）的结合力，导致NF-κB和Wnt信号通路同时受损，导致牙齿形态发生失败。