不明原因早期癫痫性脑病致病基因CYFIP1和CYFIP2的分子病理机制研究

Early epileptic encephalopathies(EEEs), a category of neonates- and infants-onset epileptic diseases, which is very difficult to control, has very poor prognosis, it brings a heavy burden to the society and the patients' families. Clarifying the pathology is the fundamental of performing precise treatment. The resent studies suggest that genetic defects played a critical role in EEEs. In the previous study, we found de novo variations of CYFIP1 and CYFIP2 in EEEs trios though whole exome sequencing, which are never reported before. Combined with our previous research, control study in large population, and the study advance around the world, we considered these two genes as new pathogenic gene of EEEs. In this study, we plan to identify the variant spectrum of CYFIP1 and CYFIP2 in the EEEs, and study the function of variants in order to find whether the variants lead to molecular pathological changes resembles that of Fragile X syndrome, and whether the variants affect cell morphology, migration and apoptosis in human neural cell lines and induced neurons from variants-carry-patients, and consequently cause neuronal epileptiform discharges. These studies promisingly illustrate the molecular pathological mechanisms in EEEs, identify novel EEEs genes, and expand our understanding of relevant nervous developmental disease.

早期癫痫性脑病（EEEs）发病于新生儿和婴儿期，是最难控制的一类癫痫疾病，对家庭和社会带来了沉重的负担。明确病因是指导精准治疗的基础，目前认为基因缺陷在EEEs的发病中占据重要地位。申请人前期从不明原因EEEs患者核心家系全外显子测序结果中筛选出CYFIP1和CYFIP2两个基因的未报道过的新生变异，结合前期研究基础、大样本人群对照和国内外研究进展，认为这两个基因可能是EEEs的新致病基因。本研究拟在此类患者中鉴定这两个基因在EEEs中的变异图谱，并在人类神经细胞系和患者诱导转化神经细胞中研究这两个基因的变异是否导致类似脆性X综合征的分子病理变化，是否对细胞形态、迁移和凋亡产生影响，进而导致癫痫性放电。本研究可能首次阐明CYFIP1/CYFIP2候选变异导致EEEs患者发病的相关分子病理机制，有望鉴定新的EEEs基因，并丰富我们对神经发育类疾病的认识。

早期癫痫性脑病（EEEs）发病于新生儿和婴儿期，是最难控制的一类癫痫疾病，严重影响患儿的智力发育、社会适应能力，对家庭和社会带来了沉重的负担。明确病因是指导精准治疗的基础，目前认为基因缺陷在EEEs的发病中占据重要地位，通过致病基因克隆，可以揭示神经发育的一部分网络调控机制，推进脑科学研究不断向前。.本研究前期从不明原因EEEs患者核心家系全外显子测序结果中筛选出CYFIP1和CYFIP2两个基因的未报道过的de novo变异，结合前期研究基础、大样本人群对照和国内外研究进展，认为这两个基因可能是EEEs的新致病基因。本课题进一步进行了多种生物信息学分析都显示CYFIP在脑发育网络调控中起到了关键作用，与EEEs存在一定的关联。本研究在本单位收集的1000余例相关患儿的临床和遗传数据库中回顾分析未能找到更多的CYFIP相关病例，进而与国内外多家有影响力的科研单位合作，仍然未能找到更多CYFIP的候选变异，从侧面证明了这可能是一种非常罕见的单基因病。本研究最终通过英国和法国的合作者寻找到3例患儿可能是由于CYFIP1基因突变导致的EEEs相关疾病。以这4例患者中检测到的CYFIP1的四种候选变异，构建CYFIP1 pcDNA3.1-3xFlag-C野生型和突变型质粒，转染 SH-SY5Y 细胞，建立过表达野生型和变异型蛋白的细胞系。免疫荧光显示，野生型和突变的CYFIP1转染细胞中，观察到了转染野生型的细胞中F-肌动蛋白在胞浆和细胞表面均匀分布，而全部4种突变体转染细胞中都发现了突变的CYFIP1的F-肌动蛋白分布于细胞膜表面较多，且有部分聚集体形成，可能进而影响神经细胞迁移，导致脑发育障碍性疾病。此结果同已发表的CYFIP2基因突变导致Early-Onset Epileptic Encephalopathy研究结果相类似，可以初步解释CYFIP1候选变异导致EEEs的分子机制。.本研究首次从临床遗传学和生物信息学角度阐明CYFIP1是EEEs的候选致病基因，在细胞水平初步揭示了CYFIP1候选变异通过导致F-肌动蛋白的聚集进一步影响神经细胞迁移的病理机制，将有助于进一步阐明EEEs的发病机制，丰富我们对神经发育类疾病的认识。