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【昊文章】新葡萄京娱乐场官方网站WES平台助力客户解析遗传性小儿肝病与双等位基因突变的复杂关联

发稿时间:2020-08-06来源:新葡萄京娱乐场官方网站生物

2017年,新葡萄京娱乐场官方网站生物WES平台,协助复旦大学附属儿科医院肝病科王建设教授课题组,揭示了第一个由中国研究人员发现的胆汁淤积症致病基因,并初步阐明了MYO5B缺陷导致胆汁淤积的临床特点、在不明原因低GGT胆汁淤积症中的比例、以及突变严重程度与不同表型的关系,为胆汁淤积症的精确诊断向前推进了一步(链接“工匠精神”不能停--2016新葡萄京娱乐场官方网站生物医学基因组测序文章集锦)。


复旦大学附属儿科医院肝病科王建设教授课题组概况:擅长儿童黄疸和各种疑难肝脏病,包括遗传代谢性、病毒性、自身免疫性、脂肪性肝病的诊断和治疗。担任中华医学会感染病分会委员、全国小儿感染和肝病学组组长、中国医师协会感染病医师分会委员等;担任中华传染病杂志、Bangladesh Liver Journal、中华临床感染病杂志等杂志编委。主持多项国家自然科学基金、教育部引智项目等,参与国家重大科技专项和上海市重点学科建设项目的研究工作。



下面小编就带大家一起学习一下2篇文章,了解一下遗传性小儿肝病与双等位基因突变存在怎样的复杂关联。




英文题目:RINT1 Bi-allelic Variations Cause Infantile-Onset Recurrent Acute Liver Failure and Skeletal Abnormalities

中文题目:RINT1双等位基因变异引起婴儿期复发性急性肝功能衰竭和骨骼异常

发表信息:Am J Hum Genet (IF: 10.502). 2019 Jul 3;105(1):108-121. doi: 10.1016/j.ajhg.2019.05.011. Epub 2019 Jun 13.


背景:

      • 婴幼儿急性肝功能衰竭(ALF)是一种严重的、危及生命的疾病,有广泛的发病原因,包括感染、毒素暴露、自身免疫性疾病、休克、遗传性代谢性疾病和其他一些罕见的病因。复发性急性肝功能衰竭(RALF)描述了在婴儿患者中出现的反复发作的严重损伤和肝功能的恢复。
      • Haack等人报道了一系列NBAS基因(NBAS[MIM:608025])的双碱基变异导致RALF的个体。这种类型的肝衰竭疾病,在婴儿期发病,由发热性疾病诱发ALF,现在被称为婴儿肝衰竭综合征,2型(MIM:616483)。
      • 尚未有报道RINT1基因与任何人类疾病明确相关,且尚无报道发现RINT1的双碱基致病变异。本研究描述了3名患有RALF和骨骼异常的儿童,通过WES发现3名患者均携带RINT1复合杂合性变异。研究者认为RINT1的双杂合致病变异导致了一种尚未被报道过的疾病,其特征是类似于NBAS功能缺失导致的RALF,但也有独特的骨骼缺损表型,类似于溶酶体病。


研究方法:

1. 三个家系样本全外显子测序(箭头指示样本为进行WES的样本),下图展示了家系图和患者的RINT1的复合杂合突变来源情况(新葡萄京娱乐场官方网站生物完成部分患者的WES工作)。


2. 患儿均经过完善的肝脏活检和骨骼检查。

3. 成纤维细胞的培养和转录组测序:从患者1和患者3的皮肤活检组织培养获得原代真皮成纤维细胞,同时也从一个无关遗传病患者身上培养获得真皮成纤维原代细胞,作为RNA转录组测序实验的对照。

4. 成纤维细胞中RINT1, NBAS和p31的蛋白 Western Blot检测,以及40度高温刺激18h后的蛋白水平检测。

5. 成纤维细胞中的高尔基体和内质网高尔基中间室的免疫荧光检测。

6. 自噬标记物LC3蛋白检测。

7. 式细胞仪检测:患者1来源的血液淋巴细胞进行双链断裂DNA修复途径基因的流式细胞仪检测。


结果:

1.临床发现

肝脏活检未能通过光学或电子显微镜显示出任何特征性的异常(图1),但注意到脂肪变性(患者1和患者2)和桥接性坏死(患者1)。Kupffer细胞轻度增加,表明肝细胞损伤和局灶性肝细胞胆汁淤积(患者3)。没有发现超微结构的变化,但在肝细胞中可以看到许多脂滴,高尔基体不能清晰可见;三患者都表现出椎体异常,包括前突和不规则,至少有一个低度发育的椎体。

2.全外显子组测序确定RINT1中的双等位基因变异


图:WES在三个受影响的个体中的都发现了RINT1的复合杂合突变(图1和图2)。有趣的是,在每个患儿中都发现了一个同位置的单核苷酸变异,位于9号外显子的剪切供体位点(c.1333+1G>A或c.1333+1G>T),预计会影像外显子9的供体剪切。其他错义或者缺失变异都影响蛋白质中的保守残基,并被预测为致病位点。

3.剪切位置的变异导致外显子跳跃和无义介导的mRNA降解(NMD)基于患者1的成纤维细胞RNA的测序数据,大家观察到3条read支撑从外显子8到外显子10的接合和外显子9的跳跃,40条read支撑从外显子8到9的常规接合,49条read支撑从外显子9到10的常规接合(图3)。用嘌呤霉素处理细胞以阻断蛋白翻译和NMD, 增加了支撑外显子9跳跃的read数。大家观察到31条read(23.0%)支撑外显子9的跳跃。

这些数据表明,c.1333+1处的剪接变异会导致第9外显子的跳跃(残基370-444的缺失),以及导致第10外显子移码形成较早的终止密码子,引发mRNA发生NMD。


4.蛋白功能检测

基于成纤维细胞系的WB检测,患者表现出低RINT1蛋白水平。40度高温刺激后,蛋白水平表现进一步下降,但是差异不显著。ER-高尔基中间隔室(ERGIC53)的免疫荧光染色表明,患者表现为弥漫和扩大的ERGIC、,这可能与囊泡在逆行囊泡运输中表现运输和对接至ER效率不足相一致。RINT1的缺失先前证明与条件KO小鼠神经元的自噬缺陷相关。与这些数据一致,大家发现患者1和3的LS3显著增加。LC3染色增加的情况并没有因为自噬体-溶酶体融合的抑制剂巴氏霉素A1的处理而进一步加重,这说明这些患者存在自噬体清除率的降低。


研究结论:

综上所述,研究者描述了三个没有血缘关系的儿童,他们都患有RALF和骨骼异常,外显子组测序提示他们均携带RINT1的复合杂合性突变,导致RINT1水平不足、高尔基形态异常和自噬受损。研究者认为RINT1双等位基因的致病变异导致了一种以前未被认识的疾病,这种疾病具有类似于NBAS缺失者的RALF特征。




英文题目:Low‐GGT intrahepatic cholestasis associated with biallelic USP53 variants: Clinical, histological and ultrastructural characterization

中文题目:与USP53双碱基变异相关的低GGT肝内胆汁淤积症:临床、组织学和超微结构特征分析

发表信息:Liver Int (IF: 5.175). 2020 May;40(5):1142-1150. doi: 10.1111/liv.14422. Epub 2020 Apr 7.


背景:

      • 约20%的正常或较低的血清γ-谷氨酰转移酶(GGT)活性胆汁淤积症患儿,尚未确定其病因。与该疾病易感或致病相关的基因包括ATP8B1、ABCB11、TJP2、NR1H4、MYO5B等。
      • 2019年全外显子组测序(WES)确定了与低GGT胆汁淤积症有关的几个基因,包括USP53。该基因编码功能不确定的蛋白质,与细胞紧密连接相关。该基因在一个胆汁淤积症家族中发生突变,有听力损失表型


研究方法:

对2011年-2018年纳入的69名患有低GGT胆汁淤积症的儿童进行了全外显子组测序,这些患儿均不携带ATP8B1、ABCB11、TJP2、NR1H4、MYO5B的致病突变。进行患者临床记录,肝脏活检材料的光学显微镜和透射电子显微镜检查结果分析。采用新葡萄京娱乐场官方网站正常人群测序数据为健康对照数据。


结果:

1. 在符合大家标准的69例低GGT肝内胆汁淤积症小儿患者中,有来自7个不相关家系的7例患者携带同种或复合杂合形式的双碱基USP53突变(图1),与之相反的是“其他肝脏疾病”对照组(7/69 vs 0/84,P = .00319)和 "非肝病 "对照组中均没有这些复合突变情况存在(7/69 vs 0/1000,P = 3.47e-9)。疾病符合常染色体隐性遗传,患者也携带一些其它基因突变,但这些基因未有报道提示与肝有确定的关系。



2. 在7例患者中,共检测到USP53基因的10个致病或疑似致病突变(2个已知,8个未知)。具体信息见下表:


3. 7位患者的临床信息见下表


4. 组织病理学、免疫组织学和超微结构检测
1)四个来源于患者的现有的肝脏样本中都存在小叶紊乱和肝细胞胆汁淤积及糜烂,伴有管状胆汁淤积。P3、P6和P7患者肝细胞的巨细胞变化可见,但P4未能观察到。所有患者均有明显的纤维化,P3患者为桥接区纤维化,P4为窦周和细胞周围纤维化,伴有实质结节;P6为肝硬化;P7为门脉纤维化和急性和慢性混合性炎症。

2) USP53的免疫染色在技术上未能成功。然而,两个紧密连接相关蛋白TJP2和CLDN1的表达水平和定位都出现了下降和定位模糊。在两个USP53突变病患者中,有适合超微结构研究的肝脏活检材料(P3和P4)。结果显示,相对于携带ATP8B1或ABCB11突变的患者,该研究中的病例紧密连接复合物被拉长,从胆汁管壁边缘延伸出来,深入细胞间空间深处。

5. 听力表型:患者P6在3岁42天时未能通过TEOAE听力筛查。在1岁时放置了人工耳蜗。患者P2通过了新生儿TEOAE筛查。然而,在1个月大时,注意到他对声音没有反应。在4个月大的时候,他的右耳ABR结果略有异常(35dBnHL)。后来他开始对环境声音有反应,16个月时ABR合格。其它所有其他患者都通过了新生儿TEOAE筛查,并有没有显示出听力问题的迹象。

研究讨论:

6. USP53突变患者的表型存在异质性。

7. 不仅仅只与胆汁淤积相关,USP53杂合状态下的突变可能会增加遗传性肝病的发病率或严重性。

8. 研究不足:未能检测USP53的免疫组化结果,部分患者病理组织缺失。


研究结论:

研究者鉴定了7名患者的USP53双碱基变异,与低GGT胆汁淤积症有关,加上光镜检查结果和肝脏活检的超微结构结果,扩展了肝内胆汁淤积症相关USP53突变的初步报告。他们的观察进一步表明,USP53突变可能产生TJP2突变疾病的部分肝脏和耳朵相关表型。


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