LGMD分子缺陷分析及基因治疗的前期实验研究

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肢带型肌营养不良是一组累及肩胛、骨盆带和四肢近端肌肉的遗传性疾病,根据遗传模式,可将肢带型肌营养不良分成常染色体显性遗传和隐性遗传二类共15种类型,这些不同类型的肢带型肌营养不良虽然在遗传学上具高度异质性,但临床表有十分类似之处,给临床诊断带来较大困难。 在本研究的第一部分,我们对临床怀疑为隐性遗传肢带型肌营养不良一家系进行分析,以明确肌病类型并寻找其致病基因的分子缺陷。连锁分析时我们用与8种隐性遗传性肌营养不良基因连锁的微卫星标记进行分析;检测致病基因缺陷时共用与5种肌营养不良相关的单克隆抗体作多重免疫印迹分析检测相应致病基因的编码产物;最后通过RT-PCR扩增患者及家属致病基因的编码序列并测序确定基因突变。家系连锁分析显示在DYSF附近的D2S337位点的Lod score值为1.85,提示致病基因与D2S337连锁,而这一标记位于DYSF基因附近;免疫印迹分析提示先证者DYSF基因的编码产物dysferlin缺陷;测序证明患者DYSF基因的cDNA第6429位发生纯合性delG突变,这一突变使得dysferlin的合成提前终止。DYSF基因突变可导致LGMD2B或Miyoshil肌病,依据临床资料和研究结果,这一家系中的患者被诊断为Miyoshi肌病,该家系为国内首次报道Miyoshi肌病家系,这一突变为国际首次报道。 在研究另一临床怀疑为肢带型肌营养不良散发病例时,我们用RT-PCR扩增和测序技术分析calpain3基因的编码序列和5’端序列是否存在突变。测序结果显示患者CAPN3基因cDNA第706位发生杂合性G/A突变,基因的调控区序列未见突变。同时我们发现人类CAPN3基因在肌肉和外周血存在不同剪切方式,人外周血整个第15号外显子被剪切掉,而肌肉组织则保留了第15号外显子。 目前对肌营养不良这类遗传性疾病尚无有效治疗手段,目前处于研究中的肌母细胞移植时细胞排斥反应过强;肌源性干细胞治疗因干细胞数量太少而难以应用: 而基因治疗则仍有应用前景。从技术本身来看,阻断被治疗者体内一个基因的表达也许比修复一个缺陷基因更容易。 Myostatin为TGF-β超家族中新发现的一员,又称为转化生长因子-8,是MSTN基因编码的产物,它也是目前已发现的唯一一个肌肉生长的负调节因子。有研究显示MSTN基因被敲除的小鼠的肌纤维数目明显增加,肌肉重量比相应的野生型小鼠重2~3倍。 在本研究的第二部分我们用较为理想的阻断基因表达的siRNA技术阻断MSTN基因的表达,期望通过抑制肌肉生长的负调节因子而使患者的肌肉萎缩与坏死的症状得到改善,为此我们构建了三个siRNA表达载体,并将它们转染到肌母细胞中,通过实时荧光定量逆转录PCR、Western blot和细胞免疫化学等技术鉴定siRNA沉默肌母细胞MSTN基因的效率。实时荧光定量PCR显示我们所构建的三个siRNA表达载体的干扰率分别为43.6%、47.7%和81.6%,它们的干扰效果也被Western blot所证实。我们选择干扰率最高的siRNA表达载体转染的肌母细胞进一步培养,观察MSTN基因被干扰后肌母细胞的增殖和分化能力。计数结果显示在相同培养条件下,与对照细胞相比,转染siRNA表达载体的肌母细胞数目明显增加,细胞肌酸激酶活力也明显升高。形态学观察显示转染siRNA表达载体的肌母细胞在含2%胎牛血清的DMEM细胞培养液中培养7天细胞仍未能分化形成肌管,而作为对照的未转染细胞在7天内已开始分化形成肌管。细胞超微结构观察显示转染siRNA表达载体的肌母细胞表面出现大量微绒毛,而对照的未转染细胞仅出现少量微绒毛。因此肌母细胞的MSTN基因被沉默后细胞的增殖能力增强,其分化能力则相应降低。初步实验提示通过siRNA沉默肌母细胞的MSTN基因有望给肌营养不良患者的治疗带来希望。
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