WFS1基因新突变致非综合征性耳聋的致病机制研究

Hearing loss is one of the most common sensory disorders, which imposes a heavy social and economic burden on disabled individuals, families and the community as a whole. Now, 66% of hearing loss patients can be attributed to genetic causes. Although many loci have been linked to hereditary hearing impairment, most of the pathogenic mechanism of the causative genes has not been identified yet. Taking advantage of exome sequencing, we identified a novel mutation c.2389G>A in WFS1 gene from an autosomal dominantly non-syndromic sensorineural hearing loss family. To the best of our knowledge, this is the first time to report a new mutation in WFS1 gene that causes non-syndromic hearing loss in all frequencies. Based on the preliminary study, the present project is designed to investigate that: 1) the localization of WFS1 in the inner ear at different development periods, 2) the pathogenic mechanism underlying c.2389G>A mutation in WFS1 gene related non-syndromic hearing loss, 3) the reason why different mutations in WFS1 gene result in distinct phenotype. This research will lay the foundation of effective molecular diagnosis, intervention, development of drugs and genetic treatment measure for hereditary deafness.

耳聋是最普遍的感官缺陷疾病之一，对个人、家庭和社会造成巨大负担。66%的感音神经性聋由遗传因素导致，但耳聋相关基因众多，遗传方式复杂多样，遗传性聋的发病机制亟待发现。我们前期发现了一个常染色体显性遗传的非综合征性感音神经性耳聋大家系，通过全外显子组测序，致聋基因定位在WFS1基因的一个新突变c.2389G>A，这是WFS1基因突变可导致全频听力损失的新发现。本课题拟利用原位杂交和免疫荧光染色的方法，研究WFS1基因在小鼠不同发育时期和不同内耳区域的精细表达定位；利用突变质粒转染细胞、建立knock-in小鼠模型、并分析突变和内质网应激及其他相关听觉基因的关系，揭示该突变致非综合征性耳聋的致病机制；通过与WFS1基因已知的其它位点突变致聋的knock-in小鼠进行比较分析，探讨c.2389G>A造成耳聋频率特异的原因。本研究对遗传性耳聋的分子诊断、预防、新药研发和基因治疗等具有重要的价值。

耳聋是最普遍的感官缺陷疾病之一，对个人、家庭和社会造成巨大负担。我们前期发现了一个常染色体显性遗传的非综合征性感音神经性耳聋大家系，通过全外显子组测序，致聋基因定位在WFS1基因的一个新突变c.2389 G>A，这是WFS1基因突变可导致全频听力损失的新发现。. 本研究利用胚胎干细胞同源重组的传统基因打靶技术，在C57BL/6品系的小鼠中成功制作了WFS1c.2389 G>A基因敲入小鼠模型。通过对WFS1基因敲入小鼠模型的表型分析和功能研究，我们对WFS1基因在听觉系统中的作用进行了探讨。我们将利用免疫荧光染色的方法检测WFS1蛋白在野生型小鼠内耳的表达定位情况，发现该蛋白在内耳基底膜、Corti器、螺旋神经节细胞、血管纹和螺旋韧带等部位都有表达。我们通过ABR和DPOAE检测，发现成年纯合突变型小鼠对比同窝野生型和杂合突变型小鼠在8k、12k、16k、24k、32k的纯音听阈均有明显上升，各差异具有统计学意义。小鼠动物行为学实验结果证明，纯合突变型小鼠存在严重平衡障碍，而野生型和杂合突变型小鼠平衡功能无明显异常。我们对小鼠耳蜗的半薄切片进行染色，结果显示杂合型和野生型小鼠耳蜗螺旋神经节细胞、corti器和血管纹没有明显异常，而纯合型小鼠内耳结构异常、corti器破坏。基底膜铺片免疫荧光染色结果证明，WFS knock in 纯合型小鼠出现内、外毛细胞严重丢失。. 总之，本课题在成功建立WFS1基因c.2389G>A突变knock-in小鼠模型的基础上，揭示了WFS1在听觉系统中的作用，阐明了WFS1的生物学功能及致聋分子机制。