熊晖教授团队鉴定神经遗传病新致病基因

5月6日，北京大学第一医院儿科熊晖课题组、中南大学湘雅医院神经内科江泓课题组、美国纽约州发育缺陷基础研究所钟南教授等合作在Movement Disorders（IF=9.698）上发表了题为CAG Repeat Expansion in THAP11 Is Associated with a Novel Spinocerebellar Ataxia的研究。该研究揭示了脊髓小脑性共济失调（Spinocerebellar ataxias, SCAs）新亚型与THAP11基因第1外显子上CAG异常重复扩增相关，初步探讨了该基因突变导致SCA可能的致病机制。

脊髓小脑性共济失调是一组常染色体显性遗传性神经退行性疾病。典型临床表现为缓慢进展的小脑性共济失调，可伴有眼球运动障碍、认知倒退、锥体束征等非共济失调症状。至今已有50个基因位点被报道与SCA亚型相关，38个致病基因被鉴定，其中CAG重复扩增引起的多聚谷氨酰胺（polyglutamine, polyQ）相关SCA是最常见的SCA亚型。然而，仍有16.4%～92%的SCAs患者未能得到遗传学确诊。因此，寻找新的SCA致病基因对该病的诊断、治疗和发病机制等研究具有重要意义。

本研究通过长读长全基因组测序对一个5代SCA大家系中先证者进行测序，并与正常对照全基因组进行比较，发现位于16q22.1的THAP11基因CAG异常扩增可能为致病性变异。通过毛细管电泳及T载体-连接DNA直接测序，证实了THAP11基因CAG异常扩增在该大家系中与表型共分离，CAG异常扩增次数为45-100次。同时，通过对该大家系的遗传连锁分析，证实该家系的致病基因位于16q22.1，最大LOD值为3.994。进一步在597个未基因确诊的SCA家系（排除了已知CAG/CTG/GAA异常扩增）、2144例神经系统疾病（非SCA）及500例正常对照中进行THAP11基因CAG异常扩增分析。在另一未确诊的SCA家系中证实存在THAP11基因CAG异常扩增。这些结果证实了THAP11基因CAG异常扩增是SCAs新的致病原因。

进一步，对THAP11基因CAG重复扩增结构进行分析，发现SCA患者的CAG重复中CAA插入次数减少至3（对照组为5～6），而3’端的纯CAG重复次数增多至32～87（对照组为4～16），提示polyQ蛋白毒性可能与纯CAG重复长度依赖有关。体外细胞模型研究显示，SCA患者来源的皮肤成纤维细胞活性降低，在电镜下可观察到胞质内出现异常聚集物，THAP11及polyQ免疫荧光显示两者在患者皮肤成纤维细胞的胞质中呈聚集分布并且共定位。在转染了THAP11-(CAG)54或THAP11-(CAG)100的HEK293或neuro-2a细胞系中，也观察到类似现象。同时，对SCA患者来源的皮肤成纤维细胞中ataxin-1和p62的表达进行分析，结果显示，ataxin-1表达减少及p62聚集增多等可能参与THAP11-polyQ的致病机制。在过去二十年里，没有任何神经退行性病被定性为polyQ疾病。因此，本研究不仅确定了一个THAP11基因CAG重复扩增引起的SCA新表型-SCA51，扩展了polyQ疾病谱，还进一步探讨了polyQ疾病的致病机制，可能为未来更好地理解polyQ介导的毒性聚集的研究铺平道路。

polyQ蛋白在细胞内聚集，形成蛋白聚合体和核内包涵体，对神经细胞具有毒性作用，最终导致细胞死亡。

北京大学第一医院儿科谈丹丹、魏翠洁和中南大学神经内科陈召为本文共同第一作者。北京大学第一医院儿科熊晖、中南大学湘雅医院神经内科江泓、美国纽约州发育缺陷基础研究所钟南为本文的共同通讯作者。北京大学第一医院多位专家为本文共同作者。该研究得到了中央高水平医院临床科研业务费资助，以及国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助。

团队介绍

1961年，北大医院由左启华教授在国内第一个成立儿童神经专业组。60余年来，经过几代人的努力，本专业不断发展壮大，在国内始终处于领先地位，一直为中华医学会儿科学分会儿童神经学组组长单位。继王静敏教授团队鉴定多个髓鞘形成低下性脑白质营养不良新致病基因后，本研究再次在国际神经遗传病领域发出了有力的中国声音。熊晖教授带领的儿童神经肌肉病团队一直致力于儿童神经肌肉病及儿童神经系统罕见病的临床、病因、致病机制及治疗研究。

图   文：儿科

编   辑：宣传中心