原发性开角型青光眼新致病基因的鉴定及其功能分析

Glaucoma is a clinically and genetically heterogeneous disease, and it is the second hightest cause of blindness globally. In our previous work, a linkage analysis of a larger Chinese family GCM-005 with primary open angle glaucoma (POAG) was performed using genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) array. A novel POAG locus, temporarily named GLC1R, was obtained and located on chromosome 13q32.1-32.3. Based on the above results, we will futher confirmed the disease locus GLC1R by linkage analysis and haplotype analysis of GCM-005 family using the more genetic information of microsatellite markers, which located on or near GLC1R locus. And then we will screen the candidate genes and their variants through exome sequencing technology. The disease causing-gene was further confirmed in available other family members as well as in other POAG families and 100 normal unrelated controls by bidirectional DNA sequencing. Finally, according to the known characteristics (structure and function) of the diseas causing-gene, We will further research the relationship between gentype and phenotype through the expression, location and biological function of the pathogenic gene in cell culture in vitro and in transgenic mice in vivo, for explanation of the molecular mechanism of the disease causing-gene in POAG.

青光眼表现为明显的临床和遗传异质性。前期工作中，我们通过对一个原发性开角型青光眼(POAG)大家系GCM-005进行全基因组SNP扫描和连锁分析，将该家系的致病基因定位于染色体13q32.1-32.3，属于新的POAG致病基因座，暂时命名为GLC1R。本项目拟在此基础上，选择与GLC1R紧密连锁区间及其上、下游含较高遗传信息量的微卫星标记对GCM-005家系进行连锁分析和单体型构建，进一步验证该新的POAG致病基因座；然后，采用外显子组(Exome)测序技术筛查候选致病基因及其变异位点，以及采用常规DNA测序鉴定致病基因及其突变位点。一旦发现新的致病基因及其突变位点，则在我们收集的其它POAG家系和散发病例进行该致病基因突变筛查；最后，根据致病基因的结构和功能特点，在体外培养细胞和转基因小鼠体内对致病基因的表达/定位及生物学功能进行分析，探讨突变型与表型的关系，阐明其致病的分子机制。

原发性开角型青光眼、先天性白内障、先天性眼球震颤和先天性无虹膜是常见的眼部遗传性疾病，常表现为明显的临床和遗传异质性。本课题以GCM-005的POAG家系为研究对象，收集临床资料和采集外周血行基因检测。在染色体13q32.1-q32.3的GLC1R区域及其上、下游，选择高信息量的STR进行连锁分析和构建单倍体型，进一步验证候选致病区域。并应用外显子组测序及其信息分析，筛查候选致病突变位点。同时，在以前收集的青光眼家系的基础上，我们又收集到了一些新的POAG家系以及其他眼科遗传疾病家系，进行相应的遗传学分析。结果发现：（1）GCM-005青光眼家系鉴定出33个候选致病基因变异位点，但没有一个变异位点在32个家系成员中存在疾病与变异位点共分离；（2）G-02家系发现位于MYOC的G367R致病突变，G-03、G-04 、G-10和G-16青光眼家系发现位于MYOC的R46X致病突变；（3）位于GJA8基因上的F32I突变可引起核性先天性白内障，位于GJA3基因上的T148I突变可引起粉尘状先天性白内障，位于CRYGS基因上的S82P可引起核性先天性白内障，位于CRYBA1基因上的∆G91突变可引起核性先天性白内障，位于MIP基因上的c.655delT突变可引起冠状先天性白内障； （4）位于FRMD7基因上的I240T突变可引起先天性特发性眼球震颤，位于FRMD7基因上的G296C突变可引起先天性特发性眼球震颤；（5）位于PAX6基因上的G36X突变可引起先天性无虹膜伴中心凹发育不良；（6）位于BBS7基因上的N130fs突变可引起Bardet-Biedl综合征。对发现新的致病基因及其突变位点，根据致病基因的结构和功能特点，在体外培养细胞对致病基因的表达/定位及生物学功能进行分析，探讨了突变型与表型的关系，阐明了其致病的分子机制。本课题的研究结果，不仅扩展了此类疾病的突变频谱，而且为其基因诊断和基因治疗提供了一定的依据，也为遗传性眼病的诊治提供一定的帮助。