表型不一致的先天性心脏病同卵双生子的染色体相关区域和关键基因的定位及研究

Congenital heart disease, one of the most common congenital malformations, seriously endangers the health of children. The analysis of genetic and molecular mechanisms may provide evidences for early diagnosis, genetic counseling and treatment for the congenital heart disease. Monozygotic(MZ) twins inherit nearly identical genetic material and have the nearly same intrauterine environment. The vast majority of monozygotic twins have nearly identical phenotypes, but there are rare MZ twins with discordant phenotypes.These discordant MZ twins have been a valuable source of information about the genetic basis of complex traits. In the study, we collect rare MZ pairs of twins, only one of whom has congenital heart disease and the other is normal. Then, we will ①Analyze if there is "twin to twin transfusion syndrome" in these MZ pairs of twins; ②Analyze SNP to confirm they are monozygotic twins; ③Analyze karyotype and array-based comparative genomic hybridization. At the level of chromosome,the number, morphology or structure of chromosomes may vary. We will analyze the abnormal chromosome section; ④Do exome sequencing & analysis. At the level of molecular genetics, post-zygotic DNA mutation may account for different phenotype between MZ pairs of twins. We further analyze the expressions and functions of the important different genes beteween MZ pairs of twins and explore the molecular mechanisms of congenital heart disease.

先天性心脏病是最常见的先天性畸形之一，严重危害着儿童的健康，研究先天性心脏病发生的相关基因及分子机制将为先天性心脏病的早期诊断、遗传咨询和治疗提供基础。同卵双生子有着几乎完全一致的遗传背景和宫内环境，绝大多数具有几乎完全相同的表型，少数表型不同的同卵双生子是人类性状和疾病遗传学研究的极好材料。对心脏表型不一致的同卵双生子进行研究，可能明确先天性心脏病发生相关的致病因素。本课题收集其一患先天性心脏病，另一为正常的罕见同卵双生子数对，首先分析他们是否存在宫内双胎输血综合征；对无明显宫内异常的样本进行SNP分析证实确为同卵双生子对，进一步通过染色体核型分析和比较基因组杂交芯片分析有无染色体结构的异常，对异常染色体区段进行分析；对无染色体结构异常的同卵双生子对进行全外显子测序分析，寻找突变位点；根据上述结果寻找重要的候选基因分析差异基因的表达与功能，探索先天性心脏病发生的分子机制。

先天性心脏病是最常见的先天性畸形之一，严重危害着儿童的健康，研究先天性心脏病发生的相关基因及分子机制将为先天性心脏病的早期诊断、遗传咨询和治疗提供基础。同卵双生子有着几乎完全一致的遗传与宫内环境，绝大多数具有几乎完全相同的表型，少数表型不同的同卵双生子是人类性状和疾病遗传学研究的极好材料。对心脏表型不一致的同卵双生子进行研究，可能明确先天性心脏病发生相关的致病因素。.本课题收集6对其一患先天性心脏病，另一为正常儿童的双生子，这6对双胞胎均经SNP分析证实为同卵双生子。首先分析双生子之间是否存在宫内双胎输血综合征，这6对均不存在宫内双胎输血综合征；进一步进行染色体核型分析、Agilent CGH芯片或Affymetrix Cytoscan HD芯片分析、全外显子测序分析。6对双生子均无染色体核型异常，对芯片数据进行分析，未发现这些同卵双生子之间存在明显不一致的CNV，在2对同卵双生子内发现2个一致的大于500KB的CNV变异。对全外显子测序数据进行分析，发现在同卵双生子中的不一致的SNVs及indels绝大部分由于测序片段尾端的测序乘数下降与cryptic paralogous序列引起，去除这些变异后剩余41个编码区和1个调控序列的不一致变异，sanger测序验证均为假阳性，未发现这些同卵双生子之间存在不一致的致病突变。因此，在这些表型不一致的先天性心脏病患儿的发生中染色质结构变异与基因突变可能不起重要作用。.该研究中，对一伴发先天性心脏病的综合征病人进行临床表型、染色体核型、CNV分析，对关键区段候选基因进行先天性心脏病患儿的突变筛查与功能分析，明确8p21-8p12是8号染色体短臂上另一与先天性心脏病表型相关的关键区域，位于该区域的NKX2-6基因单倍剂量不足可能导致先天性心脏病的发生，而另一基因NRG1单倍剂量不足可能与患儿的神经系统发育异常有关。.该研究发现拓宽了对先天性心脏病发生分子机制的认识。