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【昊文章】天昊WES 平台文章新高度,助力中国学者见刊Neuron



天昊生物全外显子测序技术(WES)平台又有重磅文章面世!
        福建医科大学附属第一医院神经内科陈万金教授、王柠教授团队与中国科学院神经科学研究所熊志奇研究员团队,近日发现原发性家族性脑钙化症(Primary Familial Brain Calcification,PFBC)首个隐性致病基因MYORG。6月14日,神经科学领域杂志《Neuron》以“Biallelic mutations in MYORG  cause autosomal recessive primary familial brain calcification”为题在线发表了这一成果。天昊生物有幸参与了部分家系样本的外显子测序工作。在恭喜天昊生物客户发表重磅文章的同时,我们想第一时间和大家分享一下这篇文章的研究思路。
英文题目:Biallelic mutations in MYORG  cause autosomal recessive primary familial brain calcification
中文题目:MYORG双等位基因突变引发常染色体隐性原发性家族性脑钙化症
期刊名:《Neuron》    
发表时间: 2018年6月    
影响因子:14.024
 
研究背景
        脑钙化病是一种影响广泛的神经障碍性疾病,在老年人中发生率高达20%,尚无有效的治疗手段。
        原发性家族性脑钙化症(Primary familial brain calcification,PFBC )是一种家族遗传性脑钙化症,轻度钙化者通常没有症状,但重度钙化者可表现出进行性运动障碍、神经精神症状、构音障碍和认知障碍等。
        PFBC通常以常染色体显性模式遗传,2012年华中科技大学刘静宇教授的NG文章发现首个PFBC致病基因SLC20A2【1】, 后续又有三个致病基因被报道:PDGFRBPDGFB 、XPR1【2-4】。但目前仍有一半左右的家族性患者的致病基因尚未明确。
 
研究方法
        临床样本:51个PFBC家系
        研究手段:全外显子测序;一代测序;连锁分析;RNA表达实验;小鼠模型研究

研究结果
已知致病基因排除
        收集51个PFBC家系,首先进行目的区域测序,确定携带4个已知基因(SLC20A2, PDGFB, PDGFRB, XPR1)变异的家系数目。共有27(52.9%)个家系检测到已知致病基因变异。
无已知致病基因变异Family1的WES
        首先选择了一个近亲婚配家系,对2个同胞患者(V7和V9)和一个同胞非患者(V5)进行WES,寻找纯合突变(下图家系1)。WES结果确定了5个可能的致病基因:DDX1, RABGAP1L, MYORG, ZCCHC6,TMEM2。
无已知致病基因变异Family2的WES
        对家系2的2个同胞患者(III4和III6)和一个同胞非患者(III5)进行WES,寻找纯合突变或者复合杂合突变(下图家系2)。WES结果确定了2个致病基因:MYORG和SHISA6.
无已知致病基因变异其它家系患者MYORG的目的区域测序
        由于MYORG是唯一被确认为家系1和家系2共有的可能致病基因。研究者对剩余家系(8个隐性家系和3个遗传模式不明确的家系)的患者,进行了MYORG的目的区域测序。结果在另外4个隐性家系中确定了MYORG基因的纯合或者复合杂合突变(下图家系3-5)。


 
6个隐性PFBC家系所有样本MYORG基因测序,连锁分析判断突变是否共分离
        结果发现,MYORG 基因突变与疾病共分离,LOD=4.91。1000例健康对照的基因编码区测序,均没有发现这些变异。6个家系,12个患者确定的所有突变信息见下表。MYORG 基因突变共解释了11.8%(6/51)的PFBC家系,46.2%(6/13)的隐性遗传PFBC家系。


 
功能研究确定基因表达位置
        通过与中科院神经所熊志奇教授实验室合作,使用原位杂交及免疫荧光发现,Myorg基因特异地表达在S100b阳性的星形胶质细胞中。随后,在Myorg-GFP模型小鼠上GFP阳性细胞也表现出S100b阳性。同时Myorg-GFP荧光也提示该蛋白分布定位于内质网,可能参与调节脑组织星形胶质细胞的蛋白质糖基化。
基因敲除模型鼠观察脑钙化表型
        在9月龄的Myorg基因敲除的小鼠脑内,可观察到双侧对称性脑钙化结节的形成,且钙结节的主要成分为钙、磷等,与临床病人脑钙化的元素组分高度相似,进一步证实MYORG是PFBC新的致病基因。

研究结论和意义
       此前报道的PFBC四个基因皆为显性遗传,而本文所发现的MYORG基因是PFBC首个隐性遗传致病基因。
       MYORG 基因突变共解释了11.8%(6/51)的PFBC家系,46.2%(6/13)的隐性遗传PFBC家系。即MYORG突变在隐性家系中所占比例高达50%。
       MYORG 基因特异性表达于S100b阳性的星形胶质细胞中,首次表明胶质细胞也是参与脑钙化发生的关键因素
 
参考文献
1. Wang C, Li Y, Shi L,et,al. Mutations in SLC20A2 link familial idiopathic basal ganglia calcification with phosphate homeostasis. Nat Genet 2012;44(3):254-6.
2. Nicolas G, Pottier C, Maltete D, et, al. Mutation of the PDGFRB gene as a cause of idiopathic basal ganglia calcification. Neurology 2013;80(2):181-7.
3. Keller A, Westenberger A, Sobrido MJ, et, al.  Mutations in the gene encoding PDGF-B cause brain calcifications in humans and mice. Nat Genet 2013;45(9):1077-82.
4. Legati A, Giovannini D, Nicolas G, et, al. Mutations in XPR1 cause primary familial brain calcification associated with altered phosphate export. Nat Genet 2015;47(6):579-81.
 
特别感谢
       天昊生物特别感谢福建医科大学附属第一医院神经内科陈万金教授对天昊生物技术和服务的认可!天昊生物将长期致力于为分子生物学及医学遗传学领域的研究者提供高质量的科研策略咨询、实验技术服务和遗传数据分析,帮助广大科研人员获得更为优质的科研成果!
 



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