家族性肌萎缩侧索硬化症(FALS)一新致病基因的发现及其发病分子机制研究

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a rapidly progressive, invariably fatal neurodegenerative disease, which selectively affects motor neurons in the brain and spinal cord. ALS is traditionally classified into two categories: familial ALS (FALS) and sporadic ALS (SALS) and its etiology and pathogenesis are still unknown. So far 20 FALS-causative genes have been found, however, the FALS-linked mutation of those genes is not always detected in all FALS cases, which suggests that some unidentified ALS-causative genes still exist. In our previous research we used whole-exome sequencing on DNA samples from three affected individuals from a family with ALS in China's Shandong province and identified a novel variant AMSH(c.889>G) in each individual. Such variant of AMSH was also detected in additional affected individuals from this family and 500 SALS cases by Sanger sequencing. All of those results suggested that AMSH may be a novel ALS-causative gene and its mutant protein AMSH（N122D）may be linked to the occurrence of ALS.In this study,we will further confirm the linkage of AMSH（N122D）to the etiopathology of ALS on the levels of cells and transgenic animals.Based on the well-characterized functions of AMSH,the molecular pathogenesis of AMSH（N122D）-caused ALS will be elucidated.

肌萎缩侧索硬化症 (ALS)是一种进行性致死性神经系统变性疾病，选择性侵犯脑与脊髓的运动神经元。ALS可分为散发性ALS（SALS）和家族性ALS（FALS），其确切致病原因及发病机制不明。目前已经报道有20个基因的突变与FALS致病相关，但这些基因的突变形式并不能在所有FALS患者中检测到，表明还有未知的致病基因有待发现。我们前期对中国山东省一FALS家系3个患者DNA样品进行全基因组外显子测序，鉴定出新突变基因AMSH(c.889A>G)。Sanger 测序证实此FALS家系其它患者和500例SALS患者也存在该基因的突变形式，提示AMSH可能为ALS新的致病基因，其突变基因编码蛋白AMSH（N122D）可能与ALS发病相关。本项目旨在细胞水平和转基因动物水平进一步验证AMSH（N122D）与ALS的相关性，并以AMSH已知功能为线索，阐明AMSH（N122D）导致ALS发病的分子机制

我们对山东的一个三代遗传，以肌萎缩和行走困难为主要症状，被当地医院诊断为肌萎缩性脊髓侧索硬化的家系进行了研究。首先进性外显子捕获+二代基因测序，对该家系致病基因进行筛查和研究。数据分析后，初步确定为AMSH(c.889A>G)-为突变基因。随对该基因进行了大量的和系列的研究，包括转基因小鼠的制备等。并在该基金支持下发表SCI论文6篇，专利一项。详细内容见前面的研究年度总结。.随着北大第三医院樊东生教授和湘雅医院唐白沙和张如许教授的加入，该家系诊断由原来肌萎缩性脊髓侧索硬化改变为中间型腓骨肌综合症（ICMT）。随之，在其他基金加入之后，我们对原来的外显子捕获+二代基因测序结果进行进一步的分析。确认了一个新基因AFAP-120P541S为致病基因，并开展系列的研究：成功制备了转基因小鼠；观察其行为学出现行走不稳，步态紊乱，以及肌萎缩等变化；电生理传导速度下降，轴突压缩，髓鞘变性，分层等。在AFAP-120P541S转基因小鼠中观察到。转基因小鼠髓鞘和无髓鞘神经纤维肿胀、球囊样改变和线粒体脊状消失。因此，AFAP-120C.1621 CT（p541s）被证实是引起遗传家族的突变基因。此外，施万细胞膜在髓鞘增厚和轴突之间萌芽并反复包裹，形成许多“台风样结构”。髓鞘细胞内包膜的形成过程也被观察到：双层膜首先在轴突内生长，然后在原位包绕形成同心圆的多层膜。.研究不仅为ICMT的发展和诊断提供了新的证据，而且为受精卵基因组编辑治疗ICMT提供了记出。这些发现可能与髓鞘分层、增厚和轴突变性的基本机制有关。基于该家系研究的新的关键论文已经完成。