心肌致密化不全家系新基因TTN的鉴定及致病机制研究

Noncompaction of ventricular myocardium (NVM) is an autosomal dominant inheritance of primary cardiomyopathy, with malignant arrhythmia, heart failure and embolism as the main performance, seriously threated to human. Up to now, there are 11 disease-causing genes described in NVM genetics mechanism studies all over the world. But, TTN gene (Titin) mutations have never been found in cases of NVM. In the early stage of the work, our team found a family NVM. According to the whole genome sequencing exons, TTN gene may be the disease-causing gene in the NVM pedigree. The mutation in the 20th exon in TTN gene changed the 2021th amino acids Arginine (Arg, Arginine) CGA into termination codon TGA, which leading to lack of 31404 amino acids. In order to clarify its pathogenesis, this study focus on function research on TTN gene in the level of cells and animal models in vivo. Through our research，wen can identify TTN gene and mutation Arg2021stop is pathogenic genes and disease loci of the family NVM, and clear the molecular mechanisms of TTN in NVM, and expand genetic spectrum of NVM. This research is very important in theoretical and clinical practical, providing new gene diagnosis of NVM and the basis of accurate treatment.

心肌致密化不全（NVM）是一种严重威胁人类健康的遗传性心肌病，以恶性心律失常、严重心力衰竭和重要器官栓塞为主要表现，预后很差。目前国内外已报道了11个致病基因，但未发现过TTN基因（Titin，肌联蛋白基因）的突变。我们在前期工作中发现了一个NVM家系，对先证者及其儿子进行全基因组外显子测序发现其致病基因可能为TTN，突变位点在第20号外显子第2021位氨基酸由精氨酸变成终止密码（Arg2021stop），引起31404个氨基酸发生缺失。本研究旨在： 1、用生物学信息软件等方法预测TTN突变对其蛋白质功能的影响及与其他蛋白质的相互作用；2、对TTN基因及蛋白质进行细胞水平和转基因小鼠模型研究，以阐明TTN基因的致病机制；3、在更多的NVM家系中进一步鉴定TTN是致病基因。该研究能为NVM的基因诊断提供新的诊断依据，并拓展NVM的致病基因谱，具有很重要的理论意义和临床实用价值

研究背景：前期工作中，我们收集到一个心肌致密化不全的家系，初步对先证者及其儿子进行了全基因组外显子测序，显示是TTN基因的突变Arg2021stop。目前国内外对于心肌致密化不全病例的基因检测中均未报道过TTN基因的突变。.研究内容：主要进行三部分研究内容：1）家系成员的临床筛查和疾病共分离验证：完成了所有患者的临床筛查及追踪随访。并对家系的所有患者和健康成员对突变基因位点进行鉴定和验证，明确突变和疾病存在共分离现象。验证了新突变对心肌致密化不全的致病性。2）回顾性分析总结了41例NVM儿童患者的临床特点及预后。3）在大鼠心肌细胞构建构建携基因突变模型。.研究结果及关键数据：1）TTN Arg2021stop突变在该家系中与疾病表型共分离，验证了TTN Arg2021stop突变在该家系中的致病性。2）对2010年1月-2016年3月就诊阜外医院经心脏MRI确诊NVM且年龄小于18岁的儿童和青少年患者进行了临床特征分析。共纳入41例患者，男性患者28例，占68%，平均诊断年龄为14±4岁；LVEF平均值41%±15%。平均随访时间2.9±1.9年，2例死于心力衰竭，2例进行了心脏移植。死于心力衰竭或接受心脏移植的患者血压水平偏低, LVEF值偏低，心功能分级更差；钆现象延迟增强比例更高。3）运用CRISP/CAS9技术在体外培养的大鼠心肌细胞系构建TTN 基因突变模型，获得稳定可传代的细胞系。.科学意义：是国际上发现并验证TTN Arg2021stop对心肌致密化不全的致病性；拓宽了心肌致密化不全的致病突变谱；为心肌致密化不全分子诊断及精准医疗提供重要的靶点依据，对遗传性心血管疾病转化医学领域有重要意义。