論文解讀：散發(fā)性孤立性胸主動(dòng)脈瘤基因突變的全景觀

胸主動(dòng)脈瘤（TAA），是由于各種原因造成的胸主動(dòng)脈一處或多處向外膨出，部分異常擴(kuò)張、變形，呈瘤樣突出。TAA是最危險(xiǎn)的疾病之一，早期的TAA多無(wú)癥狀，體征也不明顯，同時(shí)由于其位于胸腔內(nèi)，體表查體也較難發(fā)現(xiàn)，而TAA一旦發(fā)生破裂，死亡率相當(dāng)之高。TAA是一種高度遺傳的疾病，可大致分為以下幾類：綜合征性TAA (sTAA)、家族型孤立性TAA (iTAA)和散發(fā)性iTAA。與綜合征性TAA不同，孤立性TAA，尤其是散發(fā)性孤立性TAA 的發(fā)病率要高得多，但其遺傳基礎(chǔ)仍是個(gè)謎。

近期，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院杜杰/李玉琳教授團(tuán)隊(duì)在Circulation Research上發(fā)表了題為Variants of Focal Adhesion Scaffold Genes Cause Thoracic Aortic Aneurysm的研究論文，首次揭示了散發(fā)性iTAA基因突變的全景觀，提出了一類新的TAA 致病基因，促進(jìn)了對(duì)TAA遺傳原因的理解。
 

獲得候選基因
研究人員招募了556名散發(fā)性iTAA患者和1092名對(duì)照并進(jìn)行全外顯子測(cè)序。該策略的有效性通過(guò)在選定的可疑功能突變中鑒定出（1）已知的TAA致病基因中的27個(gè)致病突變；(2) 10個(gè)已知的TAA致病基因；(3) 疑似功能突變的患者臨床表型更嚴(yán)重，但疾病危險(xiǎn)因素更少，類似于已知致病基因突變的患者。研究人員假設(shè)在血管組織中高表達(dá)的基因更可能與iTAA相關(guān)。通過(guò)將表達(dá)譜與遺傳數(shù)據(jù)相結(jié)合，選擇TES作為后續(xù)功能驗(yàn)證的候選致病基因。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
研究人員通過(guò)TesY249H基因敲入小鼠（賽業(yè)生物構(gòu)建）和Tes敲除小鼠模型在體內(nèi)證明TES 的功能及其在主動(dòng)脈瘤發(fā)生中的作用。發(fā)現(xiàn)TesY249H基因敲入小鼠和Tes敲除小鼠的血管功能異常。純合的TesY249H基因敲入小鼠發(fā)育正常，并且在8個(gè)月大時(shí)死亡率沒有增加。敲入小鼠與敲除小鼠的主動(dòng)脈直徑比WT小鼠大。與WT小鼠相比，敲入小鼠與敲除小鼠的收縮壓和舒張壓較低。

體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
研究人員通過(guò)從WT和TesY249H基因敲入小鼠主動(dòng)脈中分離的原代血管平滑肌細(xì)胞 (VSMC)進(jìn)行膠原收縮測(cè)定，檢測(cè)到該突變對(duì)VSMC收縮性有影響。如圖1所示，突變的 VSMCs顯示出收縮性降低，這一點(diǎn)在敲除小鼠中也得到了同樣的結(jié)果。相反，突變的VSMCs遷移能力增加。使用腺病毒過(guò)表達(dá)系統(tǒng)，研究人員發(fā)現(xiàn)Tes的過(guò)表達(dá)增加了從Tes敲除小鼠中分離的VSMC的收縮功能。
 

圖1. 從WT、TesY249H基因敲入小鼠以及Tes敲除小鼠中分離的VSMCs膠原收縮測(cè)定的代表性圖像和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

機(jī)制研究
在觀察了TES在體內(nèi)和體外對(duì)維持VSMC收縮表型的影響后，研究人員接下來(lái)探討了TES如何影響VSMC的收縮性。發(fā)現(xiàn)在人/小鼠動(dòng)脈組織和VSMC中，VSMC收縮基因的表達(dá)與Tes水平呈正相關(guān)。迄今為止鑒定的VSMC收縮基因的表達(dá)依賴于啟動(dòng)子區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè) CArG 元件，采用血清反應(yīng)元件（含CArG元件）熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)TES是否影響VSMC收縮基因的表達(dá)。由于質(zhì)粒轉(zhuǎn)染效率在VSMC中非常低，研究人員選擇使用 HEK293T 細(xì)胞代替。結(jié)果表明TES對(duì)于VSMC收縮基因的轉(zhuǎn)錄是必不可少的。

進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)TesY249H基因敲入小鼠中Srf、Elk3、Csrp1和Fhl2的表達(dá)低于WT小鼠，僅Srf和Csrp1在Tes敲除小鼠中的表達(dá)低于WT小鼠中的水平。研究人員通過(guò)定量聚合酶鏈反應(yīng)評(píng)估了從敲入和WT小鼠分離的胸主動(dòng)脈中 Srf、Elk3、Csrp1 和 Fhl2 的表達(dá)，證實(shí)了敲入小鼠中Srf的表達(dá)降低。
 

圖2. 胸主動(dòng)脈中Srf的mRNA表達(dá)

研究人員還發(fā)現(xiàn)黏著斑支架蛋白家族其他成員基因TLN1，ZYX等變異同樣具有促平滑肌細(xì)胞收縮的功能。

該研究揭示了散發(fā)性iTAA 基因突變的全景觀（global mutational landscape），其中不僅包括與sTAA或家族性iTAA 重疊的成分，而且還具有獨(dú)特的特征。而且，該研究發(fā)現(xiàn)了一類新的TAA致病基因—黏著斑支架蛋白編碼基因。總而言之，這些數(shù)據(jù)為iTAA的發(fā)病機(jī)制和潛在治療靶點(diǎn)提供了新的見解。
 

原文檢索：

Variants of Focal Adhesion Scaffold Genes Cause Thoracic Aortic

DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.120.317361