利用MYH7/CACNA1C双突变小鼠模型探索肥厚型心肌病的新致病机制

Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is the leading cause for sudden exercise-induced death in adolescents, and about 60 -70% have familial heredity. HCM inheritance is single gene dominant inheritance with about 7% genetic polygene or compound mutation. Compared with patients with single gene mutations, those with genetic polygene or compound mutations have a higher incidence of the disease with more severe clinical manifestations and worse prognosis. Though the multi-gene accumulation or compound mutations are mainly caused by sarcomeric protein mutations, there is no sufficient mechanism study on this.In our previous study, we (HCM Diagnostic and Genetic Center) proposed that the mutation of MYH7-V878A combined with calcium ion channel gene mutation of CACNA1C-A1594V caused HCM phenotype to be exacerbated and in a large pedigree genotype was co-segregated from HCM clinical phenotype. On this basis, this study aims to establish transgenic mouse models some of which with single gene mutation and others with two genetic mutations using CRISPR / cas9 and to study on the mechanism of new compound mutations in exacerbated HCM clinical phenotype caused by sarcomeric protein mutations and calcium ion channel gene mutations. This research will be supplements to HCM genetic methods and pathogenesis and offer significant theoretical basis for early diagnosis and prevention of sudden cardiac death as well as for drug target screening of the disease.

肥厚型心肌病（HCM）是青少年运动性猝死的首要原因，约60％-70％具有家族遗传性。HCM的遗传方式为单基因常染色体显性遗传，但仍有大约7％为多基因或复合突变遗传，发病较单基因突变者更早，临床表现更重，预后更差。而这种多基因累积或复合突变主要以肌小节蛋白突变引起，但都缺乏相应的机制研究。我们作为HCM诊治与遗传中心在前期的研究中提出：肌小节基因突变MYH7-V878A联合钙离子通道基因突变CACNA1C-A1594V导致HCM表型加重，并在一个大家系中基因型与HCM临床表型共分离。在此基础上本课题拟通过CRISPR/cas9建立单独携带一个基因突变和同时携带两个基因突变的转基因小鼠模型，对肌小节基因突变和钙离子通道基因突变导致HCM临床表型加重的新的复合突变方式的机制进行研究，为HCM的遗传方式及发病机制进行补充，为HCM早期诊断，预防猝死及药物靶点的筛查提供新的理论依据。

项目背景：肥厚型心肌病（HCM）是青少年运动性猝死的首要原因，约60％-70％具有家族遗传性。HCM的遗传方式为单基因常染色体显性遗传，但仍有大约7％为复合突变遗传，发病较单基因突变者更早，临床表现更重。而这种多基因累积主要以肌小节蛋白突变引起，但缺乏相应的机制研究。我们在前期的研究中提出：肌小节基因突变MYH7联合钙离子通道基因突变CACNA1C导致HCM表型加重。.研究内容：本课题拟通过CRISPR/cas9建立单独携带一个基因突变和同时携带两个基因突变的转基因小鼠模型，对肌小节基因突变和钙离子通道基因突变导致HCM临床表型加重的新的复合突变方式的机制进行研究，为HCM早期诊断，预防猝死及药物靶点的筛查提供新的理论依据。.重要结果：通过对3月龄6月龄9月龄MYH7突变小鼠及相应的同笼同月龄野生型小鼠进行超声，临床，组织病理检测发现： 6月龄和9月龄出现了明显的左心室室璧增厚，心脏重量增加，心脏重量/胫骨长度增加，心脏重量/体重增加，出现了明显的心肌纤维化；并发现3月龄MYH7突变小鼠Col-Ⅲ mRNA显著性增加，6月龄MYH7-V878A小鼠心肌纤维化蛋白Col-Ⅲ、Lumican、TGF-β1显著性增加。.通过对9月龄CACNA1C突变小鼠及相对应的同笼同月龄野生型小鼠进行超声，临床，组织病理检测发现：9月龄小鼠出现了明显的左心室室璧增厚，心脏重量增加，心脏重量/胫骨长度增加，心脏重量/体重增加，.通过对临床携带单个肌小节基因变异与同时携带单个肌小节基因突变和罕见的钙离子通道基因变异以及未携带明确致病变异的三组HCM患者进行队列研究发现，证明了携带双突变的患者NYHA功能III/IV级和呼吸困难和心源性猝死家族史比例更高（P<0.05）；室间隔增厚，左心室流出道梗阻增多。.关键数据及科学意义：通过超声，临床，组织病理及纤维化相关蛋白及相关通路检测，确定MYH7突变小鼠6月龄时出现稳定的心肌肥厚表型，CACNA1C 突变小鼠也出现了心肌肥厚表型。构建成功小鼠MYH7和CACNA1C心肌肥厚模型，为药物为HCM早期诊断，预防猝死及药物筛选提供重要的实验模型，通过临床队列研究证明了双突变表型加重。