肥厚梗阻型心肌病的基因型-表型-病理改变的关联分析及转录组学研究

发布时间：2020-05-21 06:49

【摘要】：背景:肥厚型心肌病(Hypertrophic Cardiomyopathy,HCM)是最常见的遗传性心肌病之一,也是造成年轻人和运动员猝死最常见的原因之一。该病在解剖学、病理生理学、分子生物学和临床表型等特征上具有高度的异质性。该疾病主要的致病基因是编码肌小节蛋白的8个关键基因,其中编码肌球蛋白重链(MYH7)和肌球蛋白结合蛋白C(MYBPC3)的基因影响范围最广。既往研究表明,基因型与HCM患者的特定表型相关,但仍不确定其与组织病理学改变之间是否存在关联;且HCM致病机制的相关调节网络很大程度上仍然未知。本文的主要目的就是全面研究基因型对临床表型、病理改变以及疾病转录组学的影响。方法:本研究主要对193例基于基因组合(panel)测序及173例基于全外显子组测序(WES)的肥厚梗阻型心肌病(HOCM)患者样本进行分析,并根据美国医学遗传学和基因组学学会的指南(ACMG)将所有罕见变异位点的致病性分为6类,致病(P)、可能致病(LP)、临床意义不明(VUS)、可能良性和良性以及VUS-LP(表示仅缺少一条支持性证据就可升级为可能致病的变异位点);并对基因型与HOCM临床表型、以及病理学改变之间的关联进行了深入的研究。对未成年患者进行单独的检测分析。此外,选取30名不同基因型(MYBPC3组、MYH7组和无变异组)的HOCM患者室间隔切除术后的得到的左心室心肌组织,并与9名健康供体的做对照,从组织中提取RNA进行的RNA测序(RNAseq),并通过多种生物信息学的方法分析比较各组间差异性表达的基因、lncRNA及其附近共表达的基因,根据信号通路和分子功能进行聚类分析,寻找HOCM潜在的致病机制;并对预测的异常转录本(剪接事件)进行验证。最后对特殊病例进行了分析总结。结果:在366名HOCM患者中共检出11个基因上的365个罕见变异位点,其中LP/P变异占50.5%,而未成年患者(年龄≤18岁)中携带VUS-LP或者LP/P的比例高达76.5%,仅有12.8%的患者不携带任何可疑的变异位点。携带变异位点的患者,不论是VUS还是LP/P,诊断年龄都比不携带任何变异位点的患者要小(P0.0001);LP/P组的左心室的后壁较薄(P=0.0009),而室间隔的最后出要明显比无变异组厚(P=0.0025),但VUS组与无变异组无统计学差异;同时LP/P组更有可能有家族史(P=0.0008)。与没有任何变异的患者相比,携带LP/P变异的患者在细胞肥大(P=0.026),心肌细胞紊乱(P=0.006)和间质纤维化(P=0.036)方面显著增加,而携带VUS的患者没有明显的差异。另外,与对照组相比,在HOCM患者的心肌组织中共鉴定出373个差异性表达的编码基因(DECG)和150个差异性表达的lncRNA基因(DELG)。这些DEG的表达水平的变异性可以在具有不同变异位点(MYBPC3,MYH7或无变异)的HOCM患者中观察到,并且在各组之间没有差异,但可以与对照组明显分成两部分。在DNA测序的数据中通过计算机工具预测的7个剪接变异在心脏组织的RNA水平上得到验证,6个被证实导致异常剪接的发生。另外通过RNAseq数据分析也发现了 3个心肌病相关基因中的剪接事件。并对3例WES鉴定到致病变异的家系进行了详细分析。结论:本文首次通过大规模的组织切片综合检查和Panel基因筛查,揭示了基因型的对患者临床特征的影响,包括变异位点的数量和致病性,以及对组织病理学和某些表型改变的影响。这种方法不仅填补了HCM患者基因型和组织病理学改变之间的关联,而且还有可能有助于预测临床结果。心肌组织的RNAseq结果发现,与正常的心肌组织相比,HOCM患者心肌的转录组水平存在显著差异。该论文表明基因测序在HOCM患者的临床管理中具有重要的意义,与RNAseq数据联合应用会有更好的临床应用前景。
【图文】：

图１邋ＲＮＡｓｅｑ实验和数据分析流程图逡逑６ＲＮＡ文库构建和测序逡逑６．１试剂：逡逑Ｅｐｉｃｅｎｔｅｒ邋Ｒｉｂｏ－ｚｅｒｏ邋ｒＲＮＡ邋去除试剂盒，Ｅｐｉｃｅｎｔｅｒ，美国逡逑ＮＥＢＮｅｘｔ用于美国内布拉斯加州Ｉｌｌｕｍｉｎａ的超定向ＲＮＡ文库制备试剂盒逡逑ＲＮＡ邋Ｎａｎｏ邋６０００检测试剂盒，安捷伦科技，美国逡逑ｑｕｂｉｔ邋ｍａ检测试剂盒，热力科学，美国逡逑ｈｉｓｅｑ邋４０００邋ｐｅ邋集群套件，ｉｌｌｕｍｉｎａ，美国逡逑６．２设备：逡逑ＮａｎｏＰｈｏｔｏｍｅｔｅｒ邋分光光度计（ＩＭＰＬＥＮ，ＣＡ，美国）逡逑Ａｇｉｌｅｎｔ邋Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ邋２１００邋系统（Ａｇｉｌｅｎｔ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡ，美国）逡逑Ｑｕｂｉｔ邋焚光计（Ｔｈｅｒｍｏ邋Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，美国）逡逑

异（３１．８％）被归类为ＬＰ／Ｐ，在１８５例ＨＯＣＭ患者中出现（阳性率为５０．５％）；这逡逑些变异位点主要位于（８１名患者中发现４５个致病位点，３９．１％）和ＭＦ５ＰＣ３逡逑（８０名患者中发现５４个致病位点，４７．０％）（详见图１）。值得注意的是，，在ＨＣＭ逡逑拟表型综合征疾病的相关基因（兄４／７中４个，ＺＪＭＰ２中１个、７７７？中１个和中逡逑１个）中鉴定出７个致病位点，并且其中有两个是与肌节变异同时存在的。１２３例ＨＯＣＭ逡逑患者的检测结果为阴性，即在８个关键肌小节基因及３个拟表型的基因中均未检测到逡逑ＶＵＳ级别以上（含ＶＵＳ）变异；其中１７名患者携带多个变异位点。致病位点的详细逡逑信息和出现次数详见附录二中的表１．附录二中表２列出了参与病理分析的１９３名逡逑Ｐａｎｅｌ测序的ＨＯＣＭ患者的详细临床信息和基因型结果，部分家庭成员的级联筛查结逡逑果如图２所示。逡逑３１逡逑
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R542.2

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本文编号：2673877