ABCA1基因原发性开角型青光眼致病机制研究

Primary open angle glaucoma (POAG) is the most common form of glaucoma and one of the leading causes of irreversible blindness and visual damage. There are currently no effective methods for prevention or treatment of POAG. Recent studies have shown that approximately 5% of POAG resulted from single gene mutations, while most POAG cases were caused by interaction of both genetic and environmental factors. We have performed a genome-wide association study (GWAS) with 2906 POAG cases and 5974 controls from Han Chinese populations and found that single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the ABCA1 gene are significantly associated with POAG. We have also found that ABCA1 is particularly expressed in the retinal ganglion cell layer. In order to identify the disease-causing SNPs in the ABCA1 gene and pathogensis of ABCA1 in POAG, we propose to determine what ABCA1 transports and explore the biological functions of ABCA1 by biochemistry and molecular biology cell biology. We will also investigate the role of ABCA1 in glaucoma using Abca1 gene knockout and transgenic mice models and metabolic analysis of serum samples from POAG patients with different ABCA1 alleles. This study will pinpoint how ABCA1 is involved in the development of POAG and provide clues for the prevention and treatment of POAG.

原发性开角型青光眼（POAG）是最常见的一类青光眼，也是不可逆的致盲和视力损伤眼病，尚无有效早期防治手段。遗传因素在POAG发病中起着重要作用，通过对POAG疾病基因的研究，可阐明其发病机制。大约5％的POAG由单基因突变所致，而大部分POAG则是由多基因和环境因素所致的复杂性疾病。在前期复杂性POAG研究中，我们通过2906例汉族人POAG和5974例对照的全基因组关联分析（GWAS）及验证发现ABCA1基因单核苷酸多态性（SNP）位点与POAG的发生显著关联，且ABCA1在视网膜视神经节层特异性高表达。本研究将在此基础上通过精确定位和功能分析找出ABCA1基因区域导致POAG的功能SNPs，发现ABCA1的转运物质，并结合Abca1基因敲除和转基因小鼠模型以及不同ABCA1基因型患者血清组学分析，阐明ABCA1导致POAG的分子机制，从而为POAG的防治奠定基础。

原发性开角型青光眼(POAG)是最常见的原发性青光眼，也是导致视力丢失和致盲的主要原因，其发生机制尚不明确。本项目在前期研究工作的基础上，继续收集更多样本，进一步验证已经发现的ABCA1致病 SNPs，并采用Abca1 基因敲除和转基因动物模型，探索 ABCA1 的POAG致病机制。本项目超计划完成。我们超额收集了原发性开角型青光眼(POAG)病例5000余例，原发性闭角型青光眼1200余例，年龄及性别匹配的正常对照10000余例。利用全基因组扫描，我们发现POAG的易感基因ABCA1，并证实ABCA1基因的变异与原发性闭角型青光眼的发生无相关性。经体外实验，我们发现POAG病人的ABCA1启动子活性降低，其白细胞中的ABCA1蛋白和外周血高密度脂蛋白HDL表达水平降低，白细胞内胆固醇表达水平显著升高，暗示ABCA1可能通过调节脂代谢导致POAG。接着，我们构建了Abca1敲除小鼠模型和Abca1转基因小鼠模型。通过体内动物实验，我们提出以下机制：ABCA1表达减少，导致细胞内胆固醇堆积，过多的胆固醇堆积造成胆固醇毒性，造成线粒体功能损伤，导致青光眼的发生。另外，我们在416例POAG病例中，发现CYP1B1基因的编码区序列中的13个杂合子突变。通过遗传学分析确定了17个与中国人群眼内压相关的新位点。同时，本项目对398例POAG和2100例正常对照样本进行了外显子组测序，鉴定出了POAG新致病基因RAMP2，并通过体外细胞实验和体内动物实验，提出RAMP2/CRLR-cAMP 通路的破坏可能引起 POAG 发生的致病机制，并提出一种POAG治疗干预方法。在收集POAG病例的期间，也收集到了更多的其他视网膜疾病样本，利用全外显子测序，筛选出了息肉状脉络膜血管病变的FGD6基因的致病突变，以及视网膜色素变性新(RP)的致病基因AHR和HKDC1，并证实Ahr和Hkdc1基因敲除小鼠视网膜表现出反应敏感度降低，感光细胞视紫红质蛋白积聚、感光细胞死亡等一系列RP表型。本项目鉴定出 POAG的易感基因ABCA1和致病基因RAMP2、RP致病基因AHR和HKDC1，并初步提出其致病机制，为POAG和RP的治疗手段开发提供新的思路，具有一定的学术价值和社会意义。