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阿尔茨海默病APP/PSEN1/PSEN2变异依据ACMG-AMP指南重分类:既往报告的致病变异中5.09%改归VUS,强调功能及家系证据整合的诊断价值

发布时间：2026-11-14 20:14:33 最近访问：2026-11-14 20:14:34

简明总结

本研究发表于2021年，按2015年ACMG-AMP指南重新评价Alzforum及文献中的452个APP、PSEN1和PSEN2变异，包括APP 66个、PSEN1 323个、PSEN2 63个。研究对象是变异条目，不能将其分类比例解读为患者阳性率、疾病患病率或外显率。

334个既往报告为致病的变异中，317个（94.91%）仍归为致病/可能致病，17个（5.09%）改归意义未明变异（VUS）：APP 1个、PSEN1 8个、PSEN2 8个。全部452个变异中，PSEN1、APP及PSEN2的致病/可能致病比例分别为89.16%、46.97%及20.63%。重新归为VUS表示现有证据不足或冲突，不能等同于良性。

研究强调整合人群频率、计算预测、功能及家系分离证据，特别关注功能数据及家系测序不足。以下完整保留2021年原文采用的证据规则及历史分类，不将其作为当前临床变异报告的直接替代。原文若干计数、百分比及表文分类不一致，译文保留原始数据。

摘要

既往研究对APP、PSEN1及PSEN2变异的分类策略差异显著。本研究旨在依据美国医学遗传学与基因组学学会及分子病理学协会（ACMG-AMP）指南，系统重新评价这些变异。通过检索Alzforum及PubMed数据库，以“PSEN1”“PSEN2”及“APP”为关键词收集变异，并按ACMG-AMP指南重新评价。比较APP、PSEN1及PSEN2致病/可能致病变异数量。共重新评价66个APP、323个PSEN1及63个PSEN2变异。既往报告为致病的变异中，94.91%重新分类为致病/可能致病，5.09%为VUS。PSEN1所含致病/可能致病变异最多，其次为APP及PSEN2。比较三基因致病/可能致病变异数量，差异有统计学意义（P<2.2×10⁻¹⁶）。多数既往致病变异仍分类为致病/可能致病，其余重新评价为VUS，强调应按ACMG-AMP指南谨慎解释APP、PSEN1及PSEN2变异。

引言

阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退行性疾病，以隐匿起病的认知损害为特征。据估计，全球有5000万人患痴呆，AD占其中50%～60%。随着老龄化社会到来，AD人数迅速增加。迄今已确定3个AD致病基因，分别为淀粉样前体蛋白（APP）、早老素1（PSEN1）及早老素2（PSEN2）。APP编码淀粉样β蛋白前体，经蛋白水解产生淀粉样斑块的关键成分淀粉样β蛋白（Aβ）。PSEN1及PSEN2分别编码早老素1及早老素2，两者均为γ-分泌酶亚基，与Aβ增加或Aβ42/Aβ40比值升高有关，促使淀粉样斑块形成并导致AD发生。

AD诊断标准正迅速发展。目前采用Aβ沉积、病理性tau及神经退行性变［AT(N)］分类系统，依据生物标志物证据定义AD。但获取标志物的方法昂贵或具有侵入性，识别致病突变对AD诊断仍至关重要。由美国国立老龄研究所（NIA）资助的显性遗传阿尔茨海默病网络（DIAN），已收集超过450名携带PSEN1、PSEN2及APP共90种不同突变的个体。DIAN对理解疾病自然史极有帮助，因此对AD研究影响重大。DIAN研究采用生物标志物结合机器学习，突变携带者与正常对照的分类率约80%。DIAN不仅对发现疾病轨迹重要，也对药物试验重要。只有正确诊断AD，所有这些研究结果才能得到可靠确立。

目前，AD最常见的病因为PSEN1变异，APP变异居第二，PSEN2变异导致AD相对少见。虽然这3个致病基因已被广泛研究，变异解释仍复杂。既往研究分类策略差异显著，且不同突变患者起病年龄及临床表现不同。因此，及时遗传检测和正确分类，是AD诊断及治疗的基础。

2015年，ACMG-AMP发布指南，根据人群、计算、功能及分离等典型证据对变异分类。本研究为系统、科学地分类，依据ACMG-AMP指南重新评价APP、PSEN1及PSEN2变异。VUS定义为良性与致病证据矛盾，或缺乏足够证据归为致病或良性。本研究重新评估这些变异，并比较3个基因的突变谱，可能对AD分子诊断及治疗具有重要意义。

材料与方法

| 系统检索

重新分析Alzforum数据库中的APP、PSEN1及PSEN2变异，并以“PSEN1”“PSEN2”或“APP”为关键词在PubMed检索相关文献。纳入研究包含变异的临床特征或功能数据。2名独立研究者依据ACMG-AMP指南重新评价全部变异。已获得Alzforum许可，对3个基因变异重新分析。Alzforum变异数据库访问时间为2021年3月。

| 变异频率分析

根据ACMG-AMP指南，如果某变异不存在于大型一般人群或对照队列，可考虑使用致病中等证据2（PM2）。本研究使用外显子测序项目ESP6500、1000 Genomes Project及ExAC Browser检索频率。由于APP、PSEN1及PSEN2相关AD呈常染色体显性遗传，变异若在上述数据库中缺失，可应用PM2。由于APP、PSEN1及PSEN2并非完全外显，而良性解释证据BS2仅在该病于健康对照早龄阶段具有100%外显率时适用，因此本研究分类不使用BS2（表1）。

表1 ACMG证据标准在AD中的适用性。PVS：致病极强证据；PS：致病强证据；PM：致病中等证据；PP：致病支持证据；BA：良性独立证据；BS：良性强证据；BP：良性支持证据。

| 计算预测证据

采用多种计算基因组工具预测致病性，包括SIFT、Polyphen-2、LRT、MutationTaster、MutationAssessor、FATHMM、PROVEAN、CADD、REVEL及Reve。错义变异使用整合遗传数据库VarCards获取预测结果，剪接变异采用GeneSplicer及Human Splicing Finder。若所有基因组工具均支持变异有害，则建立致病支持证据3（PP3）；如预测结果冲突，则不使用PP3。

| 功能研究分析

Aβ增加或Aβ42/Aβ40比值升高被认为是AD发病机制的关键事件。因此，如果已充分建立的体外功能研究显示变异导致Aβ总产量升高或Aβ42/Aβ40比值增加，则可采用致病强证据2（PS3）。研究之间证据冲突时，排除该功能资料。此外，如功能研究显示变异不影响Aβ生成及Aβ42/Aβ40比值，则考虑良性强证据3（BS3）。

| 统计分析

采用SPSS 20.0（SPSS，美国芝加哥）进行卡方检验，比较APP、PSEN1及PSEN2的致病/可能致病变异数量。分别分析各基因跨膜与非跨膜结构域中的致病/可能致病数量。在致病/可能致病变异中，采用Fisher检验分别比较各基因的变异类型。P<0.05视为有统计学意义。

结果

| 变异概述

共收集452个变异，重新分析APP 66个、PSEN1 323个及PSEN2 63个（图1及补充表1）。PSEN1是AD患者中最常见的基因，占323/452（71.24%）。按ACMG-AMP指南，PSEN1变异中89.16%（288/323）重分类为致病/可能致病；其次APP为46.97%（31/66）；PSEN2最少，仅20.63%（13/63）符合致病/可能致病标准（表2）。比较三者数量，差异显著（P<2.20×10⁻¹⁶）。

图1 PSEN1、PSEN2及APP蛋白示意图。（A、B）分别表示PSEN1及PSEN2全长氨基酸序列；（C）表示APP的部分氨基酸序列。各彩色圆圈表示致病性分类：深红色为致病变异，红色为可能致病变异，黄色为VUS，蓝色为可能良性，绿色为良性变异。

表2 AD中3个致病基因变异的ACMG分类。No.：数量；CNV：拷贝数变异；VUS：意义未明变异；NA：不适用。

既往报告为致病的317个变异（94.91%）重新评价为致病/可能致病，17个（5.09%）为VUS。PSEN1致病/可能致病变异多于APP（P=1.78×10⁻¹⁵）及PSEN2（P<2.20×10⁻¹⁶）（图2），APP亦多于PSEN2（P=3.00×10⁻³）。

图2 PSEN1、PSEN2及APP中致病、可能致病、VUS、可能良性及良性变异的数量。

此外，PSEN1致病/可能致病变异包括262个错义、15个插入/缺失、6个拷贝数变异（CNV）、2个剪接及1个移码变异。PSEN2包括7个错义、5个移码及1个剪接变异；APP包括29个错义及1个插入/缺失变异。致病/可能致病变异中，PSEN1错义变异较PSEN2常见（P=6.47×10⁻⁴）；PSEN1与APP错义数量无差异（P=0.49）。PSEN2移码变异较PSEN1多（P=3.92×10⁻⁷），剪接变异数量两者无差异（P=0.13）；PSEN1与APP插入/缺失变异相似（P=1.00）。

| PSEN1

共收集323个PSEN1变异，按ACMG-AMP指南，138个（42.72%）重分类为致病、150个（46.44%）为可能致病、35个（10.84%）为VUS。既往致病变异中97.21%（279/287）重新解释为致病/可能致病。变异位于外显子7（22.29%，72个）、5（18.89%，61个）、8（13.00%，42个）、4（10.84%，35个）、6（10.53%，34个）、11（9.29%，30个）、12（7.12%，23个）、10（3.10%，10个）、9（1.55%，5个），以及内含子8和外显子9（1.86%，6个）、内含子8/11（0.62%，2个）、外显子3（0.31%，1个）、外显子9～10及内含子8～10（0.31%，1个）、内含子4（0.31%，1个）。多数PSEN1变异（91.95%）位于外显子7、5、8、6、4、11及12。外显子1及2未检出变异。

变异分5类：错义295个（91.33%）、插入/缺失19个（5.88%）、剪接2个（1.86%）、CNV 6个（0.62%）、移码1个（0.31%）。198个（62.26%）位于跨膜结构域，112个（35.22%）位于非跨膜结构域，8个（2.52%）不适用。跨膜结构域191个重新归为致病/可能致病、8个VUS；非跨膜结构域89个致病/可能致病、28个VUS。跨膜与非跨膜结构域致病/可能致病数量差异显著（P=2.04×10⁻⁷）。

| PSEN2

重新分析63个PSEN2变异：7个（11.11%）致病、6个（9.52%）可能致病、46个（73.02%）VUS、4个（6.35%）良性。既往致病变异仅50%（8/16）符合致病/可能致病标准。变异类型包括56个错义（88.89%）、6个移码（9.52%）及1个剪接（1.59%）。分布于外显子5（28.57%，18个）、7（23.81%，15个）、4（14.29%，9个）、3（4.76%，3个）、6（4.76%，3个）、10（4.76%，3个）、11（4.76%，3个）、12（6.35%，4个）、8（1.59%，1个）、9（1.59%，1个），以及内含子11/12（3.17%，2个）和内含子9/12（1.59%，1个）。外显子1、2及3未检出变异。

31个位于跨膜结构域，29个位于非跨膜结构域，3个无法确定。跨膜结构域6个（20.00%）重新分类为致病/可能致病，非跨膜结构域4个（14.29%）为致病/可能致病。两结构域致病/可能致病数量无显著差异（P=0.73）。

| APP

重新评价66个APP变异。按ACMG-AMP指南，16个（24.24%）致病、15个（22.73%）可能致病、34个（51.52%）VUS、1个（1.51%）可能良性。既往致病变异中96.77%（30/31）重新评价为致病/可能致病。61个（92.42%）为错义，3个（4.55%）为插入/缺失，2个（3.03%）位于非翻译区（UTR）。变异分布于外显子17（45.45%，30个）、16（18.18%，12个）、14（7.58%，5个）、6（4.55%，3个）、7（4.55%，3个）、11（4.55%，3个）、12（3.03%，2个）、13（3.03%，2个）、5（1.52%，1个）、9（1.52%，1个）、3′UTR（4.55%，3个）及内含子17（1.52%，1个）。外显子1、2、3、4、8、10、15及18未发现变异。21个位于跨膜结构域、41个位于非跨膜结构域。跨膜结构域17个、非跨膜结构域14个被重新归为致病/可能致病。两结构域数量差异显著（P=1.01×10⁻³）。

讨论

本研究首次依据ACMG-AMP指南，系统重新评价全部APP、PSEN1及PSEN2变异。94.91%的既往致病变异重新评价为致病/可能致病，其余为VUS。致病/可能致病变异最多见于PSEN1，其次APP及PSEN2，研究可能对AD分子诊断具有重要意义。

测序技术迅速发展，越来越多研究在全球范围调查APP、PSEN1及PSEN2遗传谱，显示其在AD发病中的重要作用。但变异分类仍是挑战，临床资料异质性及解释方法差异是主要困难。3个基因罕见变异比例高，适当分类对AD正确诊断及治疗至关重要。既往解释差异大，可能对临床实践及科学研究造成负面影响，因此重新评价尤为相关。ACMG-AMP修订了标准和指南，使用变异类型及人群频率等详细证据解释变异。该指南可行、规范，已广泛用于分类，近期部分AD遗传筛查研究亦采用。然而，此前尚无研究评价这3个基因全部已报道变异，因此本研究按ACMG-AMP指南重新分类。

本研究显示，多数既往致病变异（317/334）仍为致病/可能致病，17个改归VUS，包括APP 1个、PSEN1 8个及PSEN2 8个。重分类原因有数项。第一，某些变异虽有大量支持致病证据，但部分计算工具对有害影响预测不一致，因此归为VUS。第二，存在良性影响证据，反对致病性；少数变异不损害Aβ生成。第三，部分变异缺乏充分致病证据。例如PSEN2 T122R满足PM2、PM5及PP3，但因无其他致病证据，仍归为VUS。全部APP、PSEN1及PSEN2变异中，25.44%（115/452）为VUS。为更准确评估，应加强合作、遗传数据共享及可靠功能研究，这些对VUS发现及分类可能非常重要。

PSEN1致病/可能致病变异最多，其次APP及PSEN2，与既往研究一致。404个中国AD家系中，最常变异基因为PSEN1，其次APP及PSEN2。同样，DIAN全球收集常染色体显性AD，并依据现有资料重新分析致病性，显示2个PSEN1、1个APP及1个PSEN2为可能致病变异。常染色体显性家族性AD患者中检出38种不同PSEN1及6种APP突变。DIAN招募76名PSEN1、6名PSEN2及6名APP有症状突变携带者，用于描述神经影像标志物变化。目前DIAN纳入265名突变携带者，包括202名PSEN1、22名PSEN2及43名APP携带者。另一法国AD全外显子研究检出3个PSEN1及1个PSEN2可能致病变异。总之，PSEN1是最常见致病基因，而APP或PSEN2的致病变异相对较少。

本重新分析发现，多数PSEN1变异位于外显子7、5、8、6、4、11及12，PSEN2多位于外显子5及7，APP多位于外显子14、16及17，与既往研究一致。亚洲人群2009—2018年发现的变异位于APP外显子4、7、11、14及17，PSEN1外显子4、5、6、7、8及12，以及PSEN2外显子5、6及7。法国人群PSEN1变异位于外显子4、5、6、7、8、9、10、11及12；AD患者中还发现PSEN2外显子6及9，以及外显子17的变异。一般而言，多数AD致病突变位于APP外显子16～17、PSEN1外显子3～12及PSEN2外显子3～12。结果提示这些外显子是变异热点，DNA测序时应优先考虑。此外，致病/可能致病变异中，PSEN1错义变异较PSEN2常见，PSEN2移码变异较PSEN1多，提示解释致病性时考虑变异类型的重要性。

研究还显示，PSEN1及APP跨膜结构域的致病/可能致病变异数量显著高于非跨膜结构域，PSEN2则无差异。Wolfe等指出，PSEN1跨膜天冬氨酸对γ-分泌酶活性至关重要。APP跨膜结构域含γ-分泌酶作用位点，并可与PSEN1结合，产生Aβ。PSEN1与PSEN2序列同源性60%，跨膜区高度保守，均为γ-分泌酶亚基。但PSEN1缺少PSEN2中的分选基序，广泛表达于细胞表面及内体。亚细胞定位差异可能解释PSEN2跨膜结构域变异为何较不容易致病。

本研究将可靠研究中Aβ量增加或Aβ42/Aβ40比值升高视为强致病证据PS3。值得注意的是，明显Aβ42沉积不仅引起皮质老年斑，也可导致AD患者淀粉样血管病。虽然功能研究日益增多，缺乏功能资料仍是重新分析3个基因变异的主要挑战。同时，缺乏家系测序也是重要混杂因素，因为不能确定变异是否新发或共分离。需注意，仅少数AD患者由APP、PSEN1及PSEN2引起。AD是复杂疾病，风险基因可能与环境因素相互作用，因此应谨慎分类，一些既往致病变异可能只是风险变异，而非AD发病的直接致病原因。

综上，本研究按ACMG-AMP指南系统重新分析APP、PSEN1及PSEN2变异。多数既往致病变异重新归为致病/可能致病，少部分重新解释为VUS。PSEN1致病/可能致病变异最多，其次APP及PSEN2。结果强调谨慎分类这些变异的重要性。

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基因

文献来源Xiao X, Liu H, Liu X, Zhang W, Zhang S, Jiao B. APP, PSEN1, and PSEN2 Variants in Alzheimer’s Disease: Systematic Re-evaluation According to ACMG Guidelines. Frontiers in Aging Neuroscience. 2021;13:695808. DOI: 10.3389/fnagi.2021.695808.