Notch信號通路與先天性脊柱側(cè)凸的遺傳學(xué)病因研究.pdf

1、先天性脊柱側(cè)凸(Congenital Scoliosis，CS)是一種脊柱側(cè)向彎曲大于10°的先天性椎體畸形。據(jù)報(bào)道CS在新生兒的發(fā)病率約為0.5-1‰，約占全部脊柱側(cè)凸畸形的5.19％，居脊柱側(cè)凸的第二位。CS的脊椎畸形可以獨(dú)立存在，也可合并其他系統(tǒng)畸形，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)、消化道和心血管系統(tǒng)等畸形。本病具有進(jìn)展快、畸形重、并發(fā)癥多等特點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)可造成患者身心問題甚至癱瘓，給家庭和社會(huì)造成極大負(fù)擔(dān)。由于其確切病因不明，目前尚

2、無有效的預(yù)測手段，治療仍以支具或手術(shù)治療來緩解病情發(fā)展為主，因此探尋其發(fā)病原因，對于從病因?qū)W領(lǐng)域控制發(fā)病率、早期診斷和早期干預(yù)這種嚴(yán)重致殘性脊柱畸形疾病、緩解家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)具有重要意義。CS可由基因異常或環(huán)境因素變化導(dǎo)致，隨著越來越多的遺傳學(xué)病因報(bào)道，遺傳因素在CS發(fā)病中起到的作用逐漸被人們重視。
　　脊柱是由胚胎時(shí)期的體節(jié)發(fā)育而來。因此體節(jié)發(fā)育過程所涉及的基因變異可導(dǎo)致椎體畸形的發(fā)生。體節(jié)的周期性生成與前體節(jié)中胚層中同步的基因表

3、達(dá)振蕩密切相關(guān)，即體節(jié)分節(jié)時(shí)鐘。體節(jié)形成過程中主要受Notch、FGF和WNT信號通路調(diào)節(jié)，其中Notch信號在分節(jié)時(shí)鐘和體節(jié)邊界形成中均起重要作用。
　　近期發(fā)現(xiàn)的TBX6基因的缺失等高致病性無效變異聯(lián)合一個(gè)TBX6亞效等位基因可導(dǎo)致CS，解釋了約10％的CS患者的發(fā)病機(jī)制。目前認(rèn)為，TBX6基因?qū)е伦刁w畸形的作用機(jī)制主要為TBX6基因通過調(diào)節(jié)與體節(jié)發(fā)育相關(guān)通路的基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控下游DLL1、MESP2和Ripply2等基因表達(dá)來

4、影響脊柱的發(fā)育，而DLL1是Notch信號通路的直接靶點(diǎn)。因此，TBX6基因與Notch信號通路有明確的相互作用。Notch信號通路在CS致病機(jī)制中可能同樣起到重要作用。
　　研究目的:
　　1.明確Notch信號通路中骨骼畸形相關(guān)基因。
　　2.從信號通路角度出發(fā)，通過Notch信號通路相關(guān)基因外顯子捕獲測序（后簡稱捕獲測序）明確Notch信號通路在CS中的貢獻(xiàn)率。
　　3.篩選捕獲測序檢測陰性的病例，通過全外

5、顯子測序(Whole Exome Sequencing，WES)，明確是否存在捕獲測序未檢測到的Notch信號通路相關(guān)基因，并進(jìn)一步探索CS遺傳學(xué)病因。
　　研究方法:
　　確立入組和排除標(biāo)準(zhǔn)，在前期研究基礎(chǔ)上繼續(xù)收集就診于北京協(xié)和醫(yī)院的CS患者的臨床資料和外周血樣標(biāo)本，擴(kuò)大研究隊(duì)列。通過美國國家生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)和京都基因

6、與基因組百科(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG)公共數(shù)據(jù)明確Notch信號通路基因列表，并通過檢索和回顧文獻(xiàn)，篩選出與骨骼畸形相關(guān)的基因。通過Notch信號通路相關(guān)基因外顯子捕獲測序，對非TBX6突變的CS患者進(jìn)行基因檢測和分析。再篩選捕獲測序結(jié)果陰性的患者，收集核心家系進(jìn)行全外顯子測序，明確是否存在捕獲測序基因未覆蓋的Notch信號通路基因，并進(jìn)一步探索CS的遺傳學(xué)病因。

7、　　研究結(jié)果:
　　1.明確了NOTCH1，NOTCH2，JAG1等Notch信號通路中的11個(gè)基因與骨骼畸形相關(guān)。
　　2.在292例散發(fā)CS患者中，通過捕獲測序發(fā)現(xiàn)了8個(gè)高致病性Notch信號通路相關(guān)基因變異。
　　3.通過WES，4個(gè)核心家系均未發(fā)現(xiàn)捕獲測序測序基因以外的Notch信號通路相關(guān)基因的高致病性變異。而其中1例患者發(fā)現(xiàn)了MYH3基因突變，可能是新的CS致病基因。
　　研究結(jié)論:
　　1.N