通过全外显子测序及突变细胞功能研究发现并鉴定胸主动脉瘤和主动脉夹层的新遗传分子机制

Thoracic aortic aneurysms and dissections (TAAD) is a life-threatening vascular disease, with high heterogeneity. Excessive activation of the transforming growth factor beta (TGF-β) signaling pathway is responsible for the inherited TAAD. In our previous study, several mutations has been identified through a candidate gene approach by screening key molecules of the TGF-β signaling pathway and known causative genes, while no mutation has been found in 2 TAAD families and 5 sporadic patients, suggesting novel genetic mechanisms would be elucidated by further investigation. This study aims to: 1) identify novel genetic variations leading to TAAD through exome sequencing followed by bioinformatical analysis; 2) validate novel mutations by functional characterization in patients' vascular cells; 3) determine the frequency and spectrum of mutations of newly-identified causative genes in patients with TAAD via Sanger sequencing. Our study will discover novel genetic mechanisms underlying the pathology of TAAD, thus providing new insights into diagnosis, prediction, prevention and personal medication of TAAD.

胸主动脉瘤和主动脉夹层是一类临床表现多样、遗传异质性强的致死性主动脉疾病，目前80%以上的遗传因素有待发现。我们前期通过候选基因策略对TGF-β信号通路关键分子以及已知致病基因进行突变扫描发现部分患者的致病突变，并通过分析发现新的FBN1基因型与表型的对应关系，但在此基础上仍有家系及散发病人致病原因不明，提示通过更深入的研究可在这些患者中发现新的遗传致病机制。本项目拟：1）通过全外显子捕获测序结合遗传及生物信息学分析找到新的胸主动脉瘤和主动脉夹层遗传致病变异；2）以患者及对照肾管上皮细胞诱导分化成血管细胞作为功能研究模型，鉴定及证实新发现的遗传致病突变；3）在大量胸主动脉瘤和主动脉夹层患者中验证新发现的致病基因。本研究将揭示胸主动脉瘤和主动脉夹层新的遗传致病机制，为疾病的诊断、预测、干预和治疗提供理论基础。

胸主动脉瘤和主动脉夹层是一类高致死性，严重影响主动脉壁的疾病。其遗传异质性强，目前尚有绝大部分遗传因素尚未被发现。我们前期围绕TGF-β信号通路关键基因对这类病人进行候选基因突变扫描，仍有两个家系和五个散发病人遗传致病因素不明，遂通过本项目采用全外显子组测序结合转录组测序的策略进一步进行深入研究。通过对两个家系全外显子组测序与分析，我们首次发现两个新的致病基因MX和HX变异，突变分别为c.xxxT>C，p.IxxT和c.xxxxG>C，p.KxxxN。对散发病人的测序数据分析，在已知致病基因MYLK上发现一个全新突变c.xxxxG>A，p.ExxxxK。这三个新突变均未在500个正常人中出现，且改变高度保守的氨基酸性质。对MX基因进行敲低和转录组测序并进行GO富集分析，发现其主要通过影响血管平滑肌细胞的增殖（P = 3.3*10-5）、迁移（P = 0.0032）和细胞外基质组织（P = 0.011）而参与胸主动脉瘤与主动脉夹层的致病，但是不涉及TGF-β信号通路的显著改变，揭示了经典的TGF-β信号通路之外的新致病机理。本项目通过系统的遗传和功能研究，发现两个新的胸主动脉瘤和主动脉夹层致病基因，并发现MX基因的新致病机制，为胸主动脉瘤和主动脉夹层的诊断提供了新的依据，也为该疾病的干预和治疗提供了新的靶点。