我科学家《Cell Research》揭示遗传性耳聋原因

2014年6月26日 13:51:28 来源: 生物通
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  近日,中国人民解放军总医院、美国爱默里大学、华大基因和复旦大学的研究人员,以“Letter to the Editor”的形式在知名期刊《Cell Research》发表了关于显性耳聋甲营养不良综合征的最新研究成果,文章题为“De novo mutation in ATP6V1B2 impairs lysosome acidification and causes dominant deafness-onychodystrophy syndrome”。该研究采用外显子组测序,将ATP6V1B2基因中的一个新生突变,确定为这种遗传性耳聋的起因。

  该报道的通讯作者分别是解放军总医院的戴朴教授和爱默里大学医学院的林曦(Xi Lin)教授。戴朴为解放军总医院耳科主任,聋病分子诊断中心主任,中央保健会诊专家,擅长慢性中耳炎耳硬化症、重度感音神经性耳聋、侧颅底肿瘤的外科治疗,精于人工耳蜗移植、镫骨手术等听力提高手术,是中国第一个执行耳蜗软电极植入、声桥植入、保留残余听力微创电极植入、耳蜗微创手术专家,目前是中国完成成功保留残余听力病例数最多的专家。

  显性耳聋甲营养不良综合征(Dominant deafness-onychodystrophy syndrome,DDOD syndrome; MIM 124480)的主要特点是先天性感觉神经性耳聋,伴有营养不良或无指甲。DDOD综合征和DOORS综合征(耳聋、指甲营养不良、骨营养不良、智力低下和癫痫发作;MIM 220500)之间的突出差异是,DOORS具有智力障碍和癫痫的方面。最近,TBC1D24突变被确定为DOORS综合征的一个原因。到目前为止,已报道了不同民族种群的6个DDOD综合征家庭。然而,DDOD的分子病因仍不清楚。

  该研究小组在过去的两年之中,收集了三个中国DDOD谱系。原发病患表现出相同的表型,包括严重的先天性感觉神经性耳聋,无指甲,第五个手指的中间指骨发育不全。没有表现内耳畸形和智力残疾。所有这3名患者分别在2.5、2和18岁时接受了单侧耳蜗植入术。DDOD患者的语言成功康复,进一步证实了他们的心理发育正常。

  研究人员对谱系1和2,包括原发病患及其父母,进行了全外显子组测序。发现这两个原发病患之间共享6个变异的基因。然后,用Sanger测序对这6 个共享基因的14个变异进行检测,结合多种分析,将ATP6V1B2确定为与DDOD相关的一个潜在基因。通过其他DDOD谱系的Sanger测序进一步证实了这个结果。

  然后,研究人员利用限制性内切酶分析,在1053个种族匹配的正常对照中,开展分子流行病学分析。在听力正常的人口中没有检测到这个突变。虽然这个新生突变,最近已被证明在智力障碍的人类疾病中(如Dravet综合征、Kabuki综合征和Schinzel-Giedion综合症)发挥主要的作用,但是在这3名不相关的DDOD患者中发现相同的新生突变,是极为罕见的。

  ATP6V1B2编码液泡ATP酶(V-ATPase)的一个组成部分,这是一种多亚基酶,介导真核细胞内细胞器的酸化。为了探讨ATP6V1B2 在耳蜗中的功能,研究人员使用吗啉代齐聚物(MO),制备了一种耳蜗特异性Atp6v1b2敲除小鼠模型。在小鼠出生后三天,将Atp6v1b2 MO显微注射到耳蜗底部。研究人员发现,小鼠的听觉敏感度不受这种注射程序的影响。Western blot分析表明,注射7天后,螺旋神经节神经元中的Atp6v1b2水平明显下降,而注射21天后,螺旋器中的Atp6v1b2水平显著下降。随后,研究人员评估了ATP6V1B2的致病性,发现ATP6V1B2 c.1516 C>T突变是一种单倍剂量不足(haploinsufficient)突变。

  总而言之,该研究在3名独立识别的DDOD综合征患者中使用全外显子组测序,发现ATP6V1B2中的新生突变(c.1516 C>T (p.Arg506X))是DDOD综合征的原因。分子流行病学分析表明,突变不存在于1053个种族匹配的正常听力对照中。通过小鼠模型,研究发现 Atp6v1b2缺乏可导致重度感觉神经性耳聋。体外病原评估显示,ATP6V1B2 p.Arg506X是一个单倍剂量不足突变,可导致溶酶体的异常酸化。这些发现,为DDOD的遗传学诊断以及未来的治疗干预,提供了分子基础。