陈义汉团队取得房颤致病基因研究系列成果

2011-6-20 08:52 来源: 科学时报
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  心房纤维性颤动(简称房颤)是心房快速的无序激动和无效收缩,是一种常见而且严重的心脏疾病。全球约有2000万人患有房颤,它严重地影响着人类的健康和生命。

  150多年前,人类就已经开始探索房颤发生之谜。

  然而,一个半世纪过去了,房颤始终是横在现代医学面前的未破难题。既有的药物不能根治房颤,而外科手术和其他物理疗法存在复杂性和损伤性,仅使小部分患者受益。

  1997年,美国科学家将致病基因定位在第10号染色体上。“这好比进了森林,却没找到那只调皮的兔子。”同济大学教授陈义汉说。

  1998年3月英国《自然》杂志上刊载了一篇论文,研究人员通过对家族性心室颤动的遗传分析,发现了一个心室颤动的遗传机制。这篇论文给陈义汉很大启迪,由此,他确立了从分子遗传角度探索房颤发生之谜。

  1999年,陈义汉开始从分子遗传角度探索房颤发生机理时,全球研究者都刚起步,分子生物学研究整体水平都很低,这一研究面临很多技术困难。

  “当时基因定位、克隆,每一样都很困难。”陈义汉说,“另一方面,寻找疾病资源(患病家族)尤其困难。”

  在房颤发病者中,有超过30%的人是由基因遗传造成的。“但如果一个患病家族只找到一个人,基本上是找不出问题的。”

  找到疾病家系资源本来就很难,在我国计生政策实现多年后,这项工作更成为难题。为能够在最短的时间里收集到更多的房颤家系,陈义汉等人在不到一年的时间里跑遍了近半个中国的村镇乡野。

  1998年底,研究人员采集到了一个重要的房颤疾病家系资源。为展开下一步的研究工作,陈义汉仅凭借这一疾病家系资源开始申请科学基金。国家自然科学基金委员会在专家评审的基础上,又通过讨论分析、咨询和详细了解情况,决定给予资助。 

  “科学基金在这一研究中起到了非常关键的作用。”陈义汉说,“这是我们在这一方面得到的第一个资助项目。” 

  此后,在国家自然科学基金及其他项目的资助下,课题组继续不懈努力,采集了9个房颤家系;分析了数十例特发性房颤患者,筛查了其中19例;研究了188例健康对照;调查了197例获得性房颤病例。为家系和部分其他患者在外地作了心电图、心超、电测听、脑电图、肌电图、24小时动态心电图及血、尿、粪、胃液等等检查,采集和分析了十多例人类心房、心室组织。

  经过3年多的努力,陈义汉和合作者一起,发现了第一个人类房颤致病基因——KCNQ1,它位于第11号染色体上。相关论文发表在《科学》杂志上。

  此后,课题组在较大数量的房颤家系和原因不明的房颤病例中筛查心脏钾通道分子变异,从中发现21号染色体的kene2基因发生了变异。

  通过细胞电生理学技术,又发现该突变体对背景钾电流具有“功能获得”性效应。这种“功能获得”性突变可能通过缩短心脏动作电位间期和有效不应期,启动和维持心房颤动。由此,陈义汉等发现了第二个房颤致病基因。

  2004年底,他们又发现了第三个房颤致病基因。该基因编码人类心脏内向整流钾通道Kir2.1。该通道的外向或内向电流的增大可能最终导致房颤的发生。

  在此基础上,课题组又发现了一系列的心律失常致病基因或者致病基因座,并取得了其他系列发现。

  十几年中,该课题组先后找到5个房颤致病基因和一个房颤致病基因座。为掌握房颤发病机制、进行早期诊断和治疗作出了重要贡献。

  陈义汉陆续获得国家自然科学重点项目、国家杰出青年科学基金项目、国家“973”计划项目(课题)、国家“863”计划项目和教育部创新团队项目等的资助。课题组所在实验室2009年被批准建设心律失常教育部重点实验室。

  “找到房颤致病基因在掌握发病机制、早期诊断和治疗方面非常有意义。”陈义汉说,“了解发病机制就知道这个病是怎样发生的。在早期诊断方面,找到房颤致病基因就可以用一滴血来判断一个人将来有没有发病的可能。在治疗上,在未来一是可以通过基因修饰进行基因治疗。二是找到基因就可以知道这个基因编码的蛋白,可以针对蛋白进行治疗。同时,蛋白也是一种分子,它的分子功能即形成粒子通道,形成粒子流,我们就可以在粒子流的层面搞清楚它的电流状态,从而通过纠正电流来进行治疗。”