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我国科学家首次发现“卵子死亡”背后的原因
——这是一种全新的孟德尔遗传病
2019年04月03日  作者:吴苡婷 陶婷婷   编辑:chunchun   审核:刘纯  版面:B2

  近日,复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室桑庆副研究员和王磊教授团队联合上海交通大学医学院附属第九人民医院生殖中心匡延平教授团队合作研究,首次发现了一种新的人类遗传病,将其命名为“卵子死亡”。同时,该研究明确了疾病的致病基因为细胞连接蛋白家族成员PANX1存在突变,并通过细胞水平、爪蟾卵子、鼠模型等多个角度深入揭示了致病机制,即突变通过影响蛋白糖基化、激活通道、加速ATP释放,致使表型出现。从而证明,“卵子死亡”是一种全新的孟德尔遗传病及糖基化疾病,也是PANX家族成员异常的首个离子通道疾病。3月28日,研究成果发表于《科学》杂志子刊《科学转化医学》。

  Pannexin(PANX)与Connexin(Cx)家族是形成细胞之间连接的重要离子通道,它们控制的信号通路在细胞正常生理作用中发挥着关键作用。Connexin家族共包括21个成员,其中一些成员产生突变后已被研究人员发现会引起诸多疾病。例如,Cx32突变将导致遗传性运动感觉周围神经病;Cx26、Cx31、Cx30突变将导致听力障碍;Cx46突变将导致白内障等。Pannexin家族由三个成员PANX1,2,3组成,迄今尚未发现任何疾病由此三个成员突变导致。PANX1在2003年被克隆, 随后的十余年间,大量研究发现其与炎症、感染、局部缺血等生理病理学过程有关,但未有关于PANX1突变引起人类疾病的报道。同时,研究人员发现,PANX1敲除鼠可育,也不存在其他器官的异常,这些证据似乎又表明PANX1并不重要。

  该研究首次发现了一种此前从未被报道过的、导致女性不孕及试管婴儿反复失败的全新临床表型,即某些患者卵子取出体外放置一段时间或受精后一段时间,会出现退化凋亡的现象,并将这种新疾病命名为“卵子死亡”。历时15年,团队在四个独立家系中,发现了PANX1存在不同的突变, 明确了此表型符合孟德尔显性遗传特点,证明了“卵子死亡”是一种全新的孟德尔显性遗传病。PANX1为糖基化蛋白,随后在细胞及卵子中的系列功能实验证明,突变会改变PANX1的糖基化模式,被改变的糖基化模式与疾病密切相关,表明“卵子死亡”亦属于一种新的糖基化疾病。通过体外鼠卵子、爪蟾卵子研究显示,突变引起PANX1通道异常激活,加速了卵子内部ATP释放,导致疾病出现。有趣的是,研究发现,四个PANX1 Knock-in突变鼠的生育力均表现正常且无明显表型。随后又发现, PANX1在人卵中的表达显著高于鼠卵,推测这可能是导致突变鼠无表型的原因。研究团队进一步制作了在卵子特异表达的野生型及突变型PANX1过表达鼠模型,鼠模型表现为不孕,且准确模拟出了“卵子死亡”的表型。该研究发现了一种人类新的孟德尔遗传病、糖基化疾病及离子通道疾病“卵子死亡”,揭示了PANX1突变致疾病产生并明确了致病机制,同时提供了首个深入研究PANX1病理学功能的鼠模型。

  近年来,桑庆、王磊团队联合其他研究人员持续关注人类早期生殖异常的遗传学基础,相继在各种国际知名学术期刊发表论文,陆续发现了此过程中的2种新孟德尔遗传病和5个新致病基因并阐明了部分基因的机制。一系列研究扩展了对人类孟德尔疾病的认知,揭示了人类卵子及早期胚胎发育中隐藏着大量前所未知的新基因,同时为相关患者的遗传咨询及实现辅助生殖中的精准医学实践奠定了基础。

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