癫痫和智力障碍/发育迟缓（ID/DD）都是常见的儿童神经系统疾病。ID/DD是癫痫的主要共患病之一,而ID/DD患儿的癫痫患病率约为22%-25%。2017年国际抗癫痫联盟进一步明确了癫痫有6大类病因,包括结构性,遗传性,代谢性,免疫性,感染性及不明原因,并强调了癫痫的遗传病因学。40%～50%的癫痫是不明原因的,而其中大约30%与遗传因素相关。癫痫和ID/DD在临床上和遗传学上异质性都是比较大的,这对寻找病因提出了挑战。这两种疾病的病因复杂多样,大多数是未知的,虽然频繁的癫痫发作可能导致认知和运动功能退化,但在儿童患者中遗传因素被认为是在癫痫和ID/DD病因中起着重要作用的共同潜在机制,特别是婴幼儿期起病的患儿。癫痫与ID/DD同时发生时,常表现为难治性,且预后不良。因此,了解癫痫与ID/DD的遗传背景和发病机制,不仅对诊断和预后有价值,对遗传咨询和治疗也有价值。先进基因组检测技术的不断开展,为这一难题提供了助力,确定了越来越多癫痫和ID/DD患儿的遗传性病因诊断。这些致病基因参与不同的途径,包括离子通道、细胞信号传导、DNA修复和代谢途径等,其中与癫痫特别相关的离子通道基因占了相当大的比例。这些新的基因诊断为描述病因特异性特征提供了机会,有助于更好地理解癫痫和ID/DD的共患机制。建立病因诊断还可以提示预后或预期的临床过程包括癫痫复发的风险,亦可以避免不必要的检查,并指导医疗、家庭对患儿进行适当的管理,随着二胎时代的到来,有效的产前诊断,也可进一步确保患儿家庭获得最佳的社会和医疗服务满意度。近年来,癫痫和ID/DD的临床遗传检测能力有所扩展,包括不同的技术和策略。对于临床表型各异的癫痫伴ID/DD患儿,使用常规的Sanger测序很难从大量可能的候选基因中分离出致病基因突变。二代测序技术（NGS）具备了同时分析多个基因的能力,使之更精确、更有效。当一组疑似有遗传病因的癫痫或ID/DD儿童接受了 NGS检测时,有12.5%到70%的儿童得到了遗传性病因诊断,而结果的差异可能与病例的选择、检测方法和检测基因数量的差异有关,而其中占据高比例检出率的检测方法通常是全外显子测序（WES）。WES结合染色体微阵列（CMA）、多重连接探针扩增技术（MLPA）等检查方法,可以在一次检测中检测出癫痫和ID/DD基因中大多数致病变异,包括拷贝数变异（CNV）,为癫痫和ID/DD患者提供了有效的诊断工具。PCDH19已经成为仅次于SCN1A的癫痫第二大相关基因。该基因杂合子致病性变体以一种罕见的X连锁模式遗传,其中杂合子女性患病,而半合子男性通常不受影响。已知PCDH19突变可导致女性早发性癫痫,其特征是由发热诱发的丛集性发作,大多数情况下,起病年龄在生命的第一年内。PCDH19相关性癫痫以不完全外显率和表型异质性为特征。但PCDH19在热敏感癫痫患儿中的检出率,以及PCDH19相关丛集性癫痫具体临床表型识别的报道较少。在本研究中,我们使用WES检测山东大学齐鲁医院和临沂市人民医院儿科自2017年1月至2019年6月收治的240例癫痫伴ID/DD患儿,并对测得的可能致病单核苷酸突变和小的插入缺失变异应用一代Sanger测序验证,对预测的CNV用定量PCR、染色体微阵列（CMA）或多重连接探针扩增技术（MLPA）等检测技术验证后结合临床表型综合分析,我们的目标是对这些患儿进行遗传诊断,并寻找线索来帮助我们解释表型各异的癫痫和ID/DD的共同遗传背景。我们还从山东大学齐鲁医院和临沂市人民医院儿科2015年1月至2019年6月就诊患儿中筛选了 152例热敏感型癫痫患儿进行了 WES检测,并在10例女性先证者中发现了PCDH19基因突变,我们对家系患者临床特征进行了总结,以进一步了解PCDH19相关性癫痫的临床特征和突变特点。此外,我们还讨论了确定遗传诊断后对治疗策略的潜在影响。本研究为癫痫伴发育落后患儿提供了诊疗及指导优生咨询的遗传学证据,为进一步探索癫痫伴发育落后患儿发病机制指引方向。第一部分儿童癫痫伴智力障碍/发育迟缓的遗传学病因研究研究目的:儿童癫痫伴ID/DD临床表型谱和遗传异质性比较大。本研究对癫痫伴ID/DD患儿应用全外显子测序联合定量PCR、CMA、MLPA检测,目标是对这些患儿进行遗传诊断,并寻找线索来帮助我们解释表型各异的癫痫伴ID/DD的共同遗传背景,以进一步了解儿童癫痫伴ID/DD的遗传多样性和潜在的发病机制,为精准诊疗及指导优生咨询的遗传学提供证据。研究方法:收集山东大学齐鲁医院及临沂市人民医院儿科自2017年1月至2019年6月收治的原因不明的癫痫伴ID/DD患儿。记录患儿检测年龄、性别、癫痫发作起病年龄、癫痫发作类型、有无癫痫持续状态、癫痫发作有无热敏感、惊厥相关家族史、母孕史、既往特殊病史、癫痫用药史以及体格检查,进一步收集视频脑电图、头颅磁共振成像、智力测试等结果,每三个月随访1次患儿治疗调整和癫痫控制情况。收集患儿及其父母的血液样本,应用全外显子测序,并对测得的可能致病单核苷酸突变及小的插入缺失变异应用一代Sanger测序验证,对预测的CNV用定量PCR、CMA、MLPA等检测技术验证后综合分析。结合临床表型根据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南评估突变的致病性。实验所得数据使用统计软件SPSS 19.0分析,比较不同临床表型患儿中致病突变的检出率。研究结果:1.本研究共招募了 240例癫痫伴ID/DD的患儿,男122例,女118例,包括58例West综合征,31例Dravet综合征,26例未分类的早发癫痫性脑病,12例大田原综合征,3例West综合征转为Lennox-Gastaut综合征,4例Lennox-Gastaut综合征,2例Doose综合征,2例婴儿癫痫伴游走性局灶性发作,102例患儿因非特异性临床表现被诊断为未分类的癫痫伴ID/DD,其中以Dravet综合征、癫痫伴游走性局灶性发作及未分类的早发癫痫性脑病致病或可能致病性突变检出率高。起病年龄小,热敏感癫痫发作的患儿致病突变检出率高。2.在240例癫痫伴ID/DD患儿中检测出113个致病或可能致病突变,其中10例为CNV突变,103例为基因突变,81.55%为新发突变。SCN1A、PCDH19、STXBP1、MECP2、ALDH7A1、KCNQ2、CHD2、KCNT1、CDKL5、FOXG1、GABRA1、MEF2C、SCN8A和TBC1D24是癫痫伴ID/DD的高产基因,突变频率最高的基因是SCN1A。3.鉴定了一些癫痫伴ID/DD诊断率低的基因,其中一些是罕见的癫痫基因（ALG14、ANKRD11、BRWD3、CACNA1A、CASK、CNNM2、CUX2、DEPDC 5、DNM1、EEF1A2、ELF2S3、FTSJ1、GABRB3、KCNQ3、NEXMIF、OFD1、PACS1、PAFAH1B1、PHF21A、PIGA、SYNGAP1、WDR62、SLC6A1、SLC6A8、SLC9A6等）,诊断了多种罕见病。4.编码离子通道的基因突变数量占所有致病或可能致病突变基因的41.75%,在占比最高的编码离子通道的基因中电压门控钠离子及钾离子通道基因突变比例最高。编码染色质重构和转录调节因子、酶/酶调节剂、细胞粘附蛋白、突触支持蛋白、转运体/受体、mTOR通道调节蛋白的基因也参与癫痫和ID/DD的共同发病机制。5.10例（10/240,4.17%）致病性CNV突变,占总阳性标本的8.85%,其中4例Angleman综合征,1例Xp1 1.23-p1 1.22重复综合征。6.本研究评估了癫痫伴ID/DD患儿经过遗传学分子诊断后的临床受益包括明确诊断、精准治疗、遗传咨询和建立长期监测随访。研兖结论:1.癫痫伴ID/DD患儿致病或可能致病性突变的检出率47.08%,其中91.15%是基因相关突变,8.85%为CNV变异,多为新生突变。2.SCN1A、PCDH19、STXBP1、MECP2、ALDH7A1、KCNQ2、CHD2、KCNT1、CDKL5、FOXG1、GABRA1、MEF2C、SCN8A和TBC1D24是癫痫伴 ID/DD 的高产基因,离子通道基因突变是最主要的基因突变类别。3.60.19%为未被报道过的新突变,明确了多种罕见的致病基因及表型,扩展了癫痫伴ID/DD相关的基因型和临床表型谱。4.通过对检测出致病或可能致病性突变的癫痫伴ID/DD患儿经过遗传学诊断后临床受益的评估,进一步证实了基因精准诊疗的重要性和可行性。第二部分PCDH19相关女孩丛集性癫痫的新突变研究研究目的:PCDH19已经成为继SCN1A之后癫痫的第二个高频率相关基因,PCDH19突变所致女孩丛集性癫痫（PCDH19-GCE）通常由发热诱发丛集性癫痫发作。进一步研究PCDH19-GCE突变的遗传特征和临床表型谱,可更深入了解PCDH19-GCE的遗传多样性和发病机制,为精准诊疗及指导优生咨询的遗传学提供证据。研究方法对山东大学齐鲁医院、临沂市人民医院儿科自2015年1月至2019年6月收治的考虑遗传性病因的热敏感型癫痫患儿进行全外显子测序分析,并对患儿的癫痫发作类型、起病年龄、治疗过程、生长发育史、既往病史、家族史、体格检查、智力测试、自闭症测试、头颅磁共振成像（MRI）和视频脑电图特征进行回顾性分析和随访。研究结果:本研究在152例热敏感型癫痫患儿中检测到10例PCDH19突变,其中8种PCDH19点突变和1个全基因缺失,4种新突变和4种已报道突变,这些先证者均有丛集性癫痫发作。7个突变位于外显子1,1个位于外显子6。2个错义突变（c.1142A>G/p.Asn38]Ser;c.790G>C.Asp264His）,1个无义突变（c.1 804C>T/p.Arg602*）,4 个移码突变（c.577delG/p.Glu193Lysfs*19;c.134₁35del/p.Asp45Glyfs*43;c.1091 dupC/p.Tyr366Leufs*10;c.2859₂860insT/p.Gly954Trpfs*15）,1 个框移突变（c.352₃54del/p.Glu 118del）。10例PCDH19突变的先证者家系中共16名癫痫患者（2名已去世）。起病年龄从生后5个月到20岁不等。智力正常或轻到中度落后,1例共患精神障碍。发作间期脑电图均无癫痫样放电。发作期脑电图记录到4例额区,2例顶区,1例枕区起始的局灶性发作。颅脑MRI除2例有侧脑室扩大,其余均未见明显异常。几乎所有患者均对抗癫痫药物不敏感。8名患者需要咪达唑仑控制急性期的丛集性癫痫发作。在最近的随访中（患者年龄从2岁2个月到57岁）,1名患者停用抗癫痫药物,4例单药治疗,4例两药联合治疗,5例多药联合治疗。无癫痫发作间隔为3个月至13年。同家系中不同患儿的临床表型和对抗癫痫药物的反应性差异不大。研究结论:1.PCDH19突变可以是遗传性的或新发的,表型存在异质性,包括PCDH19-GCE伴或不伴发育落后、自闭症或精神障碍以及男性无症状携带者。2.PCDDH19-GCE的特征是热敏感相关的丛集性的局灶性发作或强直阵挛发作,多无癫痫持续状态,是与SCN1A所致Dravet综合征的区别点。3.PCDH19-GCE的发病年龄可从婴儿期到成人期。4.本研究扩展了 PCDH19-GCE的基因突变及临床表型谱。