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技术优势

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技术路线

客户文章解读

    福建医科大学附属第一医院神经内科陈万金教授、王柠教授团队与中国科学院神经科学研究所熊志奇研究员团队，近日发现原发性家族性脑钙化症（Primary Familial Brain Calcification，PFBC）首个隐性致病基因MYORG。6月14日，神经科学领域杂志《Neuron》以“Biallelic mutations in MYORG cause autosomal recessive primary familial brain calcification”为题在线发表了这一成果。天昊生物有幸参与了部分家系样本的外显子测序工作。在恭喜天昊生物客户发表重磅文章的同时，我们想第一时间和大家分享一下这篇文章的研究思路。

英文题目：Biallelic mutations in MYORG cause autosomal recessive primary familial brain calcification

中文题目：MYORG双等位基因突变引发常染色体隐性原发性家族性脑钙化症

期刊名：《Neuron》

发表时间：2018年6月

影响因子：14.024

研究背景：

• 脑钙化病是一种影响广泛的神经障碍性疾病，在老年人中发生率高达20%，尚无有效的治疗手段。
• 原发性家族性脑钙化症
    （Primary familial brain calcification，PFBC ）是一种家族遗传性脑钙化症，轻度钙化者通常没有症状，但重度钙化者可表现出进行性运动障碍、神经精神症状、构音障碍和认知障碍等。
• PFBC通常以常染色体显性模式遗传
    2012年华中科技大学刘静宇教授的NG文章发现首个PFBC致病基因SLC20A2【1】, 后续又有三个致病基因被报道：PDGFRB、PDGFB 、XPR1【2-4】。但目前仍有一半左右的家族性患者的致病基因尚未明确。

研究方法：

• 临床样本：51个PFBC家系
• 研究手段：全外显子测序；一代测序；连锁分析；RNA表达实验；小鼠模型研究

研究结果：

• 已知致病基因排除
    收集51个PFBC家系，首先进行目的区域测序，确定携带4个已知基因(SLC20A2, PDGFB, PDGFRB, XPR1)变异的家系数目。共有27（52.9%）个家系检测到已知致病基因变异。
• 无已知致病基因变异Family1的WES
    首先选择了一个近亲婚配家系，对2个同胞患者(V7和V9)和一个同胞非患者（V5）进行WES，寻找纯合突变（下图家系1）。WES结果确定了5个可能的致病基因：DDX1, RABGAP1L, MYORG, ZCCHC6,TMEM2。
• 无已知致病基因变异Family2的WES
    对家系2的2个同胞患者(III4和III6)和一个同胞非患者（III5）进行WES，寻找纯合突变或者复合杂合突变（下图家系2）。WES结果确定了2个致病基因：MYORG和SHISA6.
• 无已知致病基因变异其它家系患者MYORG的目的区域测序
    由于MYORG是唯一被确认为家系1和家系2共有的可能致病基因。研究者对剩余家系（8个隐性家系和3个遗传模式不明确的家系）的患者，进行了MYORG的目的区域测序。结果在另外4个隐性家系中确定了MYORG基因的纯合或者复合杂合突变（下图家系3-6）。
• 6个隐性PFBC家系所有样本MYORG基因测序，连锁分析判断突变是否共分离
    结果发现，MYORG 基因突变与疾病共分离，LOD=4.91。1000例健康对照的基因编码区测序，均没有发现这些变异。6个家系，12个患者确定的所有突变信息见下表。MYORG 基因突变共解释了11.8%（6/51）的PFBC家系，46.2%（6/13）的隐性遗传PFBC家系。
• 功能研究确定基因表达位置
    通过与中科院神经所熊志奇教授实验室合作，使用原位杂交及免疫荧光发现，Myorg基因特异地表达在S100b阳性的星形胶质细胞中。随后，在Myorg-GFP模型小鼠上GFP阳性细胞也表现出S100b阳性。同时Myorg-GFP荧光也提示该蛋白分布定位于内质网，可能参与调节脑组织星形胶质细胞的蛋白质糖基化。
• 基因敲除模型鼠观察脑钙化表型
    在9月龄的Myorg基因敲除的小鼠脑内，可观察到双侧对称性脑钙化结节的形成，且钙结节的主要成分为钙、磷等，与临床病人脑钙化的元素组分高度相似，进一步证实MYORG是PFBC新的致病基因。

研究结论和意义：

• 此前报道的PFBC四个基因皆为显性遗传，而本文所发现的MYORG基因是PFBC首个隐性遗传致病基因。
• MYORG 基因突变共解释了11.8%（6/51）的PFBC家系，46.2%（6/13）的隐性遗传PFBC家系。即MYORG突变在隐性家系中所占比例高达50%。
• MYORG 基因特异性表达于S100b阳性的星形胶质细胞中，首次表明胶质细胞也是参与脑钙化发生的关键因素。

参考文献：

1. Wang C, Li Y, Shi L，et，al. Mutations in SLC20A2 link familial idiopathic basal ganglia calcification with phosphate homeostasis. Nat Genet 2012;44(3):254-6.
2. Nicolas G, Pottier C, Maltete D, et, al. Mutation of the PDGFRB gene as a cause of idiopathic basal ganglia calcification. Neurology 2013;80(2):181-7.
3. Keller A, Westenberger A, Sobrido MJ, et, al. Mutations in the gene encoding PDGF-B cause brain calcifications in humans and mice. Nat Genet 2013;45(9):1077-82.
4. Legati A, Giovannini D, Nicolas G, et, al. Mutations in XPR1 cause primary familial brain calcification associated with altered phosphate export. Nat Genet 2015;47(6):579-81.

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