“疑难杂症”的基因秘密

【字体: 时间:2014年10月14日 来源:生物通

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  罕见病约有80%是遗传缺陷所致,而且重要的是多数都是单基因(例如α1-抗胰蛋白酶缺乏症)缺陷,而另一些是由于几个基因突变,这就为这类疾病的诊断和治疗提供了依据。

  

生物通报道:所谓“罕见病”顾名思义就是指那些发病率极低的疾病,又称孤儿病,也就是我们平时说到的疑难杂症,目前确认的罕见病有六七千种,约占人类疾病的10%,在这些疾病中,约有80%是遗传缺陷所致,而且重要的是多数都是单基因(例如α1-抗胰蛋白酶缺乏症)缺陷,而另一些是由于几个基因突变,这就为这类疾病的诊断和治疗提供了依据。

而且一些罕见病由于发病病例少,很容易被误诊,如之前引发全球关注“冰桶挑战”的ALS(肌萎缩侧索硬化症,患者俗称“渐冻人”),就常常被误诊为颈椎病。如果能找到与罕见病相关的致病基因,那么也就为这些疾病临床诊断和个性化治疗奠定坚实的遗传基础。此外,正如杂交水稻育种过程需要多种基因型一样,罕见的遗传突变也确实是宝贵的资源,发现并解析罕见病遗传机制,也有助于其它疾病的探索。

罕见病遗传突变

目前已经开展了一些罕见病基础研究,如研究人员在进行性肌肉骨化症(Fibrodysplasia Ossificans Progressiva,FOP)中发现了突变基因ACVR1,这种基因同时也是其他具有异位骨化症状的疾病的相关基因,所以其可作为这类疾病的治疗靶点。另外,对该疾病的研究发现BMP信号通路在软骨内骨化中具有重要作用,这也是重要的基础病理依据。

还有科学家们发现大脑发育异常病症(小头畸形,脑裂畸形、巨脑回畸形和多小脑回畸形等)是由同一个单基因突变(WDR62)引起,相关研究结果表明WDR62 基因是人类大脑皮质发育所必须的等等。

如何进行罕见病研究

在过去的二十年间,科学家们发现了上千个与罕见病有关的基因变异,这并不容易,一般都是通过遗传学,生物化学和动物模型提供的线索。但是对于一些情智、认知、智力缺陷这方面的基因功能的研究,动物模型就很难有帮助了。

还有如果是要对一个复杂疾病进行分析也很困难,很多罕见的遗传病表明,不同的基因突变的表型可能差不多,而有一些是同一个基因的突变,但是突变方式不一样,表型更不一样,还有的是相同的基因突变,在不同的遗传背景下可能有不同的突变。

目前在罕见病的基础研究方面,如果是遗传方式明显的孟德尔遗传,具有较高外显率的疾病,就可以用连锁分析和纯合子定位的方法可找到致病基因。

而在极罕见或是已知患者数量较少的情况下,可用大规模平行测序法(Massively parallel sequencing)。例如,2009 年Ng 等利用该方法在 4 个不相关的 FSS (Freeman – Sheldon syndrome)患者中验证了其致病基因为MYH3。该策略又相继在Schinzel–Giedion综合症和Kabuki 综合症中得到应用。

外显子组测序也是近年来发现的用于罕见病治疗的一种新方法,2009年华盛顿大学的研究人员利用外显子组测序(whole-exome sequencing)定位了米勒综合征(就是香港艺人杜汶泽患上的那种疾病)的疾病基因以来,外显子测序先后在Joubert 综合征、大脑发育异常病症等罕见疾病的基因定位上得到了广泛的应用。

2012年华大基因BGI和美国费城儿童医院宣布双方将联合开展1,000种罕见疾病基因组学研究,这其中主要应用的就是外显子测序和生物信息学分析方法,据报道,到目前为止,华大医学已经与中国结节性硬化症互助联盟及张宏冰教授的团队合作完成300余例的基因检测,突变检出率达到85.9%。

外显子测序虽然只占基因组的1%,但在这1% 的基因组中,发现了超过85%的突变都能导致孟德尔疾病。相对于全基因组测序,外显子测序不但在成本上有所降低,而且适用于家系样本少,表型不能反映遗传类型的罕见疾病。

(生物通)

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