全外顯子組測(cè)序探測(cè)尋中國(guó)漢族人群先天性脊柱側(cè)凸致病基因的研究.pdf

1、研究背景：
　　 先天性脊柱側(cè)凸(Congenital scoliosis，CS)是由胚胎期椎體發(fā)育異常導(dǎo)致的脊柱側(cè)方彎曲≥10°。CS具有進(jìn)展快、畸形重、并發(fā)癥多等特點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)可致患者癱瘓，是造成青少年殘疾的主要疾病之一，給家庭和社會(huì)帶來極大負(fù)擔(dān)。
　　 脊椎動(dòng)物的脊柱是由體前中胚層周期性形成的體節(jié)發(fā)育而來，這一過程叫做體節(jié)形成(somitogenesis)，體節(jié)形成異常即可導(dǎo)致先天性椎體畸形。體節(jié)形成是由WNT、NO

2、TCH和FGF三個(gè)通路及其中的基因相互作用、共同調(diào)節(jié)來完成的。由于其確切病因不明，目前尚無有效的預(yù)測(cè)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(duì)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?；颦h(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。CS是一種復(fù)雜、多基因、多遺傳模式疾病。目前國(guó)際上對(duì)于

3、CS的遺傳學(xué)病因研究少有大樣本的遺傳學(xué)研究報(bào)道，難以獲得臨床表型一致的大樣本病例、基于人數(shù)共線性模型的研究策略以及CS的遺傳異質(zhì)性等是限制開展大規(guī)模研究的主要因素。
　　 隨著測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步，高通量測(cè)序成本逐漸下降，全外顯子組測(cè)序(Whole exome sequence，WES)已成為最有效的進(jìn)行疾病定位研究的手段。WES是一種高效、快速和高性價(jià)比的研究方法，該技術(shù)被《Science》雜志評(píng)為2010年十大科學(xué)突破之一。到

4、目前為止，已有百余篇報(bào)道應(yīng)用外顯子組測(cè)序成功定位了大量疾病的致病突變。WES的出現(xiàn)給CS遺傳學(xué)研究提供了方法學(xué)的革新，為從組學(xué)水平探究CS遺傳致病因素提供了可能，人們能夠從以往“被動(dòng)”的以“人鼠共線性”為基礎(chǔ)的候選基因研究策略，上升為“主動(dòng)”的從“全外顯子組水平”尋找CS的致病性突變。
　　 研究目的：
　　 本研究以中國(guó)漢族人群CS患者為研究對(duì)象，擬在全外顯子組水平尋找與CS發(fā)病相關(guān)的基因突變。
　　 研究?jī)?nèi)容

5、：
　　 選取4例散發(fā)（編號(hào)分別為CS012/CS039/CS070/CS108）及1例核心家系trio(CS051/CS052/CS053)的中國(guó)漢族人群CS患者（臨床分型為Ⅲ型，ICVAS分型為M-SDV-U），完整采集數(shù)據(jù)資料。排除環(huán)境因素影響后，采集外周靜脈血4-6ml，提取全基因組DNA。對(duì)上述樣本進(jìn)行WES，所得數(shù)據(jù)采用嚴(yán)格的質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)分析時(shí)考慮多種顯性遺傳及隱性遺傳模型的可能，并在以往研究的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深

6、入挖掘，以探索CS可能的致病突變。
　　 研究結(jié)果：
　　 1、在隱性遺傳模型下，沒有發(fā)現(xiàn)2個(gè)以上患者共有的雜合或純合突變。
　　 2、在顯性新發(fā)突變遺傳模型下，在CS051患者中得到了1個(gè)可以導(dǎo)致編碼氨基酸改變的新發(fā)突變(FAM179B，14_45475484_A/G)，但功能上沒有明確的意義。
　　 3、在不完全外顯的顯性遺傳模型下，分別得到1個(gè)基因(FANCA)的兩個(gè)非同義突變（CS05116_89

7、833556_A/G和CS10816_89842161_T/A）為2個(gè)患者共有，無3個(gè)或以上患者共有的突變。
　　 4、經(jīng)過基于先驗(yàn)的深入挖掘，分別得到ZIC3(CS070X_136651147_A/T、CS108X_136648948_C/T)和TBX6(CS07016_30100451_G/A)2個(gè)基因的感興趣突變。
　　 研究結(jié)論：
　　 1、采用“核心家系結(jié)合散發(fā)病例、在多模型下探尋全外顯子組水平致病突變

8、”的策略，是CS遺傳學(xué)研究較為可行的思路。
　　 2、FANCA基因突變（16_89833556_A/G和16_89842161_T/A）可能與CS發(fā)病密切相關(guān)，其遺傳模式可能為不完全外顯的顯性遺傳。
　　 3、ZIC3基因突變（X_136651147_A/T和X_136648948_C/T）可能導(dǎo)致CS的發(fā)生，其可能與CS患者伴有神經(jīng)管發(fā)育異常及心臟發(fā)育障礙的表型有關(guān)。
　　 4、TBX6基因突變(16_301