 天昊基因科技（蘇州）有限公司與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院皮膚科張正華副教授團(tuán)隊(duì)合作研究成果 “Genomic Variations of the Mevalonate Pathway in Porokeratosis” 于2015年7月23日在生命科學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威雜志《elife》上發(fā)表， 該雜志是由來自美國、英國、德國的三大科學(xué)基金資助機(jī)構(gòu)（Howard Hughes Medical Institute, the Max Planck Society ＆ the Wellcome Trust）新創(chuàng)辦的一個(gè)開放性綜合學(xué)術(shù)期刊，現(xiàn)任主編是2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Randy Schekman，在歐美享有較高聲譽(yù)，其2014年的影響因子為9.322。公司總經(jīng)理姜正文博士為共同通訊作者，全資子公司上海天昊生物科技有限公司遺傳分析中心生物信息部經(jīng)理李才華為文章的共同第一作者。  該項(xiàng)研究通過對(duì)汗孔角化癥在甲羥戊酸通路上的遺傳變異分析，發(fā)現(xiàn)了三個(gè)新的致病基因，并通過研究皮損和鄰近外觀正常皮膚的等位基因不平衡表達(dá)，發(fā)現(xiàn)野生型等位基因的功能失活是致病的主要原因，首次在該疾病中發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)換和RNA編輯等罕見基因變異現(xiàn)象。此外，研究人員還觀察到不同基因的突變與汗孔角化癥的一些臨床表型存在明顯關(guān)聯(lián)，因此，這一研究結(jié)果為該病的基因診斷和遺傳咨詢提供了理論基礎(chǔ)，有望借助基因檢測來簡化臨床分型，并且為汗孔角化癥的治療提供新的方向，為后期藥物研發(fā)提供理論依據(jù)。 汗孔角化癥（Porokeratosis，PK）是一組少見的遺傳性皮膚角化異常疾病，具有遺傳異質(zhì)性，目前已知有5個(gè)汗孔角化癥的連鎖位點(diǎn)。甲羥戊酸激酶基因（MVK）是唯一明確的PK致病基因（Zhang et al., 2012）。研究人員基于前期家系的連鎖位點(diǎn)（16q24.1-24.3）(Luan et al., 2011)，通過搜索并發(fā)現(xiàn)甲羥戊酸代謝通路上的甲羥戊酸脫羧酶基因（MVD）剛好位于該區(qū)域，繼而通過測序識(shí)別該家系中所有患者攜帶MVD c.746T>C（p.Phe249Ser），且此突變與PK表型共分離。為進(jìn)一步確認(rèn)MVD是汗孔角化癥的致病基因，抑或在甲羥戊酸代謝通路上還存在其它致病基因，于是，研究人員采用天昊基因自主研發(fā)的EasyTarget®目的區(qū)域二代測序技術(shù)對(duì)134個(gè)PK指示病例（包括61個(gè)有家族史，73個(gè)無或不確定有家族史）進(jìn)行篩查和驗(yàn)證，尋找他們在12個(gè)甲羥戊酸通路基因中存在的點(diǎn)突變，最終確認(rèn)PK指示病例在該通路的MVK，MVD，PMVK，F(xiàn)DPS四個(gè)基因中存在48個(gè)點(diǎn)突變；對(duì)于沒有發(fā)現(xiàn)點(diǎn)突變的樣本，研究人員采用天昊基因自主研發(fā)的CNVplex®多重基因拷貝數(shù)檢測技術(shù)對(duì)這四個(gè)致病基因的每個(gè)外顯子拷貝數(shù)進(jìn)行檢測和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了3種大片段缺失突變。簡括地說，研究人員在60例（98%）PK家系病例和53例（73%）PK散發(fā)病例中，發(fā)現(xiàn)至少在甲羥戊酸通路MVK，MVD，PMVK，F(xiàn)DPS四個(gè)基因中存在一個(gè)致病突變，由此呈現(xiàn)中國人群中汗孔角化癥的遺傳突變譜，其中在MVD基因上存在著二個(gè)高發(fā)突變位點(diǎn)。 繼而，研究人員通過對(duì)突變基因和相應(yīng)的PK臨床表型進(jìn)行觀察和分析，發(fā)現(xiàn)直徑在5cm以上位于臀溝處的巨大斑塊狀PK（giant plaque-type porokeratosis ptychotropica，PPt）是MVK突變獨(dú)特表型，約50%攜帶MVK突變的指示病例具有該表型；局限于生殖器部位的PK和半球狀乳頭瘤樣PK（porokeratoma）僅發(fā)現(xiàn)于攜帶PMVK突變的男性病例中；局限于眶周的淺表性PK僅發(fā)現(xiàn)于MVD突變的病例，且多見于女性；在我們所觀察到的攜帶FDPS突變的病例中，其皮損最淺表和均勻，直徑不超過1cm，不計(jì)其數(shù)。 此外，研究人員還采集了13對(duì)相互匹配的PK皮損和鄰近外觀正常皮膚，通過對(duì)其基因組DNA（gDNA）和cDNA突變位點(diǎn)進(jìn)行等位基因表達(dá)不平衡（AEI）研究，發(fā)現(xiàn)有10例PK皮損中存在野生型等位基因表達(dá)量顯著降低，其中至少在1例PK皮損中發(fā)生了gDNA水平上野生型等位基因向突變等位基因的基因轉(zhuǎn)換, 這是第一次在PK疾病上發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，該現(xiàn)象與“回復(fù)突變體嵌合體”（revertant mosaicism）機(jī)理類似（May, 2011）。對(duì)于其它9例發(fā)生AEI的皮損，未檢測到致病基因CpG島甲基化，可能存在非DNA甲基化依賴的表達(dá)抑制相關(guān)的組蛋白修飾現(xiàn)象 (Xu et al., 2011)。 在3例無顯著AEI的皮損中，研究人員發(fā)現(xiàn)其中有一例皮損cDNA存在一個(gè)新的錯(cuò)義突變，且該突變不存在于gDNA中。有趣的是，該錯(cuò)義突變僅發(fā)生在野生型等位基因上，這種在細(xì)胞分裂中可傳遞的等位基因特異性RNA編輯現(xiàn)象(Witkin, et al., 2015)，是在PK中首次報(bào)道?？偠灾?，無論是基因轉(zhuǎn)換、RNA編輯，或者是其它原因?qū)е碌腜K皮損中野生型等位基因表達(dá)下降，最終導(dǎo)致野生型等位基因功能喪失，因而PK發(fā)病。 綜上所述，基于孟德爾遺傳病可由同一代謝通路，同一信號(hào)傳導(dǎo)通路或相互作用蛋白多個(gè)基因的突變導(dǎo)致的假設(shè)，本研究背景中只有1個(gè)致病基因，但不能解釋所有病例，研究人員通過采用候選基因的二代高通量測序策略，從而高效地發(fā)現(xiàn)其它致病基因，該研究思路值得其他同行借鑒。此外，本研究所檢測基因的大片段缺失或重復(fù)突變，對(duì)于尋找致病突變也是必不可少的，可提高基因突變的檢出率。對(duì)于遲發(fā)型的顯性遺傳病，野生型等位基因的功能喪失可能是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象，通過AEI的檢測可以明確其可能性，這也是值得借鑒的機(jī)制研究之一。 參考文獻(xiàn)： Luan J, Niu Z, Zhang J, Crosby ME, Zhang Z, Chu X, et al. 2011. A novel locus for disseminated superficial actinic porokeratosis maps to chromosome 16q24.1-24.3. Hum Genet 129, 329－334. May M. 2011. Mutations to the rescue. Nat Med 17:405-407. Witkin KL, Hanlon SE, Strasburger JA, Coffin JM, Jaffrey SR and Howcroft TK et al. 2015. RNA editing, epitranscriptomics, and processing in cancer progression. Cancer Biol Ther 16:21-27. Xu M, Wang W, Chen S, Zhu B. 2011. A model for mitotic inheritance of histone lysine methylation. EMBO Rep 13:60-67. Zhang SQ, Jiang T, Li M, Zhang X, Ren YQ, Wei SC, Sun LD, Cheng H, Li Y, Yin XY, et al. 2012. Exome sequencing identifies MVK mutations in disseminated superficial actinic porokeratosis.Nat Genet 44, 1156-1160. Zhang Z, Li C, Wu F, Ma R, Luan J and Yang F et al. 2015. Genomic variations of the mevalonate pathway in porokeratosis. Elife 4:e06322. |
