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研究背景:1、肥厚性心肌病(HCM)和扩张性心肌病(DCM)是最常见的两种心肌病,前者发病率为1/500,后者据最新方法估计约为1/250。HCM是年轻人(<30岁)及运动员猝死的最主要原因,高危患者常发生严重的并发症,包括心源性猝死(SCD)、心力衰竭(HF)、心房颤动(AF)等。DCM是SCD和HF重要的病因,也是儿童和成人进行心脏移植的主要原因,大约50%的患者于诊断后5年内死亡,其中1/2死于心源性猝死,另一半死于心脏泵衰竭。2、HCM是最常见的遗传性心脏病,至今已有23个基因被鉴定与HCM相关。遗传学研究揭示HCM是一种“肌小节疾病”(disease of sarcomere),超过70%的HCM致病突变为肌小节蛋白编码基因MYH7或MYBPC3的突变。然而,HCM的发病机制仍不清楚,目前所有HCM的所有药物治疗,都未针对HCM特异的分子通路,因此都未能阻断HCM的疾病进展过程,未能改善HCM患者预后。进一步理解HCM的分子机制,针对HCM进展关键分子通路上的分子设计靶向药物显得尤为重要。在本课题组前期的HCM家系研究中,7位携带同样MYBPC3突变的HCM患者临床症状轻重、发病年龄、临床结果之间存在很大的差异,提示修饰基因参与调节HCM疾病的外显。3、DCM与HCM明显不同,其遗传学上存在极强的异质性,一方面表现在基因类别极多,目前已超过近40个基因被确定为DCM的致病基因;另一方面表现在每个致病基因突变占整个DCM突变的比例变异大,除TTN基因突变占25%外,而其他基因所占比例从<1%到6%不等。然而,如此多的基因突变只能解释40%左右的DCM患者,其他大部分的DCM遗传学基础并不清楚,其他尚未发现的DCM致病基因亟待探索。同时,国人散发DCM的致病基因谱仍未绘制,高通量的二代测序技术可为此提供便利。研究方法:对在南京大学医学院附属鼓楼医院收集的HCM、DCM家系及散发人群进行遗传学研究。提取血细胞基因组DNA后,采用靶向二代测序(NGS)的方法,筛选已知的心肌病致病基因和离子通道疾病致病基因,共超过100个基因的筛选过程同时进行。数据分析过程包括突变类型分析、数据库比对分析、家系共传递分析和功能学预测分析等过程,对筛选出的可能致病基因进行Sanger测序的验证。对靶向NGS未鉴定出的家系,采用全外显子测序(WES)的方法进一步筛查。研究结果:1、Sanger测序显示一 HCM家系中7位成员存在MYBPC3 c.3624del突变,但临床表型存在明显差异,提示修饰基因的存在:3例携带者HCM症状重,发病年龄早(甚至早于文献报道数据);1例携带者65岁,无HCM相关临床症状,心脏超声提示心肌不对称性肥厚;3例携带者目前无任何表型,包括临床表现和超声表型。靶向NGS具有较好的质控数据,测序数据分析发现较早外显HCM症状的3位MYBPC3突变携带者均同时携带CACNB2 c.1598C>T突变,而其余4位不外显或部分外显表型的MYBPC3突变携带者均不携带该CACNB2突变。2、对一 DCM 家系进行靶向 NGS 鉴定出 DSG2 c.1974T>A、DSP c.2360A>G、SCO2 c.274G>A和AKAP9 c.4870 G>C 4例可疑突变,经“基因型-表型”(Overlap)联合分析后,无一突变符合家系共传递,提示可能存在位于靶向范围外的新致病基因。进一步WES,Overlap分析后余29例单个核苷酸和43例插入/缺失突变,再经数据库对比分析、蛋白质表达谱、初步功能分析和家系中另一患者验证(该患者由于DNA量有限,未行WES),剩余NBAS c.A5227G,p.M1743V突变,NBAS为DCM可能的新致病基因。150例正常对照人群中未发现该突变。3、对100例特发性DCM患者进行靶向NGS,鉴定出42例致病突变。最常见的突变类型为错义突变,占比最高的突变基因为TTN(17%)和DMD(10%),肌小节、细胞骨架和离子通道蛋白是DCM致病基因编码蛋白最常见的分布区域,其突变共占DCM突变的70%。研究结论:1、首次报道HCM患者同时携带肌小节和钙通道蛋白基因突变。MYBPC3 c.3624delC是该家系的主要致病突变,而CACNB2 c.1598C>T突变起修饰作用,促进HCM患者表型的外显,为HCM可能的新致病机制。2、WES测序发现NBAS c.A5227G突变是一 DCM家系的可能致病基因,这是DCM新发现的可能致病基因,无义介导的mRNA衰减可能是该突变导致DCM的机制。3、首次对较大样本的国人DCM人群进行筛查,绘制出了其致病基因图谱,TTN和DMD是首两位的致病基因。