听神经病谱系障碍新致病基因NELL2的鉴定和功能分析

Auditory neuropathy spectrum disorder (ANSD) is one kind of sensorineural hearing loss with special clinical features. In recent years, clinical cases of ANSD are gradually increasing due to deepening understanding of the ANSD. We have collected two pedigrees with autosomal dominant non-syndromic ANSD, but the sequencing results showed that DIAPH3 gene, the only known autosomal dominant hereditary causing gene of non-syndromic ANSD, did not mute in these two pedigrees, suggesting the presence of new mutations. Then we found a new point mutation in the NELL2 gene in these two pedigrees by exome sequencing technology, suggesting that NELL2 mutation may result in non-syndromic ANSD. Base on our previous work, the project intends to construct knock-in mice with the mutant NELL2 gene, detect the NELL2 expression characteristics in the auditory system during developmental stages of wild-type and mutant mice, observe morpholoical changes of the inner hair cells, ribbon synapse, and auditory nerve, analyse the interacting proteins and their functions of NELL2, and analyse the effects of NELL2 mutation on its molecular structure, explore the molecular mechanisms underlying the non-syndromic ANSD caused by NELL2 mutation. Implementation of this project will provide experimental evidence for genetic testing, prenatal diagnosis, and newborn screening of ANSD.

听神经病谱系障碍（ANSD）是一种具有特殊临床表现的感音神经性聋。近年来随着对ANSD的认识逐渐深入，临床病例有增多的趋势。本课题组收集到了两个常染色体显性遗传性非综合征性ANSD家系，但测序结果表明唯一已知的常染色体显性遗传性非综合征性ANSD致病基因DIAPH3在这两个家系中未发生突变，提示存在新的基因突变。随后我们采用外显子组测序技术发现这两个家系中存在NELL2基因的错义突变（C457F），提示NELL2突变可能会导致非综合征性ANSD。本项目拟构建NELL2突变基因敲入小鼠，检测发育过程中NELL2在听觉通路的表达变化规律及突变小鼠内毛细胞、带状突触、听神经通路的形态学变化，分析NELL2的相互作用分子及其功能，以及NELL2突变对其分子结构的影响，探索NELL2突变导致ANSD的分子机制，期望为ANSD的遗传学检测、产前诊断及新生儿筛查等提供实验依据。

听神经病谱系障碍（ANSD）是一种具有特殊临床表现的感音神经性聋。近年来随着对ANSD的认识逐渐深入，临床病例有增多的趋势。本课题组收集到了两个常染色体显性遗传性非综合征性ANSD家系，但测序结果表明唯一已知的常染色体显性遗传性非综合征性ANSD致病基因DIAPH3在这两个家系中未发生突变，提示存在新的基因突变。随后我们采用外显子组测序技术发现这两个家系中存在NELL2基因的错义突变（C457F），提示NELL2突变可能会导致非综合征性ANSD。本项目构建NELL2突变基因敲入h和敲除小鼠模型，结果发现：（1）成功建立NELL2基因敲除和突变敲入小鼠模型，分别对耳蜗毛细胞和支持细胞条件性敲除NELL2基因。（2）我们研究首次发现基因敲除及突变基因敲入小鼠可导致听力学改变，ABR听阈均较对照组明显提高，DPOAE检测未见明显异常。（3）首次发现NELL2基因在小鼠耳蜗主要表达在毛细胞、螺旋神经元和部分支持细胞，可能和听觉发育成熟有关。（4）通过酵母双杂交技术，筛查出NELL2基因相关蛋白，并通过细胞学研究发现NELL2基因与细胞内质网高度重合，可能参与调控内质网蛋白合成和代谢。（5）散发听神经病谱系障碍患者存在19种NELL2基因突变，其中16种位于内含子区域，有3种位于外显子区域并可能致病。进一步证实NELL2基因突变可能是听神经病谱系障碍致病基因之一。