综述:遗传性视网膜疾病综合基因图谱(RETI-GENE, A COMPREHENSIVE GENE ATLAS FOR INHERITED RETINAL DISEASES)

【字体: 时间:2025年09月17日 来源:AJHG 9.8

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  本综述系统构建了遗传性视网膜疾病(IRDs)的专家审编基因图谱RetiGene,整合多组学数据与功能注释,为解决IRDs遗传异质性高、诊断率低的难题提供权威资源。涵盖470个致病基因的表型分类(如RP、LCA、USH)、分子机制(纤毛功能、光转导通路)及基因表达模式,推动精准诊断与靶向治疗开发。

  

数据挖掘与IRDs相关基因的鉴定

通过公共数据库和文献挖掘,研究团队鉴定出470个与IRDs明确相关的基因和位点(包括RP17、MCDR1等4个位点),另将196个基因归类为"候选基因",17个基因因证据不足或矛盾数据被排除。所有基因均经过至少两名专家独立审编,确保证据强度符合临床诊断标准。

表型与遗传模式

采用两级表型分类系统:第一级区分非综合征型(仅视网膜受累)和综合征型(多系统受累);第二级定义16个临床亚类,包括视网膜色素变性(RP)、黄斑营养不良(MDs)、莱伯先天性黑蒙(LCA)等14个特定组及2个异质类别。

在470个基因中,206个与非综合征疾病相关(涉及9个表型组),323个与综合征疾病相关(涉及7个表型组),59个基因同时关联两类疾病。遗传模式以常染色体隐性(AR,68.9%)为主,其次为常染色体显性(AD,15.1%)、AD-AR混合(7.7%)、X连锁(4.7%)和线粒体遗传(3.6%)。

基因型-表型关联存在变异类型依赖性。例如CRB1基因的无义变异多导致LCA,错义变异则与RP或MDs相关;GUCY2D基因的截断突变引起LCA,而激酶结构域错义变异可能导致RP、CSNB或LCA;RPGR基因的变异位置梯度式影响表型(RP或CRDs)。

历史视角

自1988年首个IRDs基因OAT发现以来,年均约13个新基因被报道(截至2025年6月)。增长趋势反映技术进步(如NGS)与研究重点转移:早期聚焦视网膜特异性通路(如光转导),近年更多涉及广泛表达基因(如剪接因子、代谢通路基因)。

功能分类

基于Gene Ontology术语将466个基因划分为20个功能类别。64.6%基因属于单一类别,35.4%跨多个类别。纤毛相关基因占比最高(17.8%),反映光感受器生理中纤毛的核心作用;跨膜转运(14.8%)和脂质代谢(13.3%)次之,而光转导与视觉循环(VCPh)仅占6.9%。

功能类别存在显著交叉:纤毛与细胞骨架共享20个基因(因细胞骨架参与纤毛发生);线粒体与核苷酸代谢重叠10个基因(因核苷酸代谢关键步骤在线粒体进行);脂质代谢与VCPh通过类视黄醇代谢共享9个基因。

疾病遗传与变异类型

Pathogenic/Likely Pathogenic(PLP)变异谱与遗传模式强相关:AR疾病富集Loss-of-Function(LoF)变异(符合单倍剂量不足机制),AD疾病均匀分布所有变异类型(显性负性或功能获得机制),AD-AR和X连锁疾病以LoF/错义混合为主。LoF变异整体最常见,且多与综合征表型及广谱表达基因相关。

基因表达分析

基于FANTOM5批量RNA-seq数据发现:47.6%非综合征IRDs基因呈视网膜优势表达,但40.1%基因为广谱表达(如管家基因),印证视网膜对代谢扰动的高度敏感性。综合征IRDs中84.8%基因为非视网膜优势表达(尤其纤毛病基因)。

单细胞RNA-seq(scRNA-seq)揭示细胞类型特异性表达模式:非综合征IRDs基因主要富集于光感受器与RPE细胞(如RP相关基因集中于视杆细胞;CVDs基因仅限于视锥细胞);综合征IRDs基因表达更广泛(如OCA基因表达于黑色素细胞;USH部分基因表达于Müller细胞)。LCA涉及多细胞类型(光感受器与RPE),表明其源于基础细胞功能破坏。

与现有资源的比较及诊断相关性

RetiGene较其他数据库包含更多综合征相关基因和候选基因,且通过严格审编排除证据矛盾基因(如UNC119)。网站平台提供持续更新与用户交互功能,支持临床诊断panel设计、变异解读与基因型-表型关联研究。

结论

RetiGene作为IRDs领域权威的专家审编基因图谱,整合遗传学、转录组学与功能注释数据,为提升分子诊断率、解析疾病机制及开发靶向疗法提供核心资源。其系统性分类框架有助于解决表型异质性、遗传复杂性等挑战,推动精准医疗在视网膜疾病中的应用。

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