病理性近视发病的遗传学基础研究

近视是危害人类健康的常见眼部疾病，病理性近视则是致盲的主要原因之一，该病发病年龄低，受遗传因素影响大，具有多基因和(或)单基因遗传病的特征，目前尚未发现明确的致病基因。我们与复旦大学眼耳鼻喉科医院合作收集了大量病理性近视核心家系和散发病人，并已利用芯片技术对核心家系进行了全基因组结构性变异分析，在病理性近视患者确定了数个新的染色体缺失区域。最近，新一代测序技术的应用改变了传统的致病基因识别策略，可对有明确遗传因素的家系病人和正常人测序加速致病基因的发现。我们曾与复旦大学眼耳鼻喉科医院合作首次发现HSF4突变引起儿童绕核性白内障，建立了疾病基因识别技术、生物信息分析技术平台和人才队伍。本申请拟在前期工作基础上，利用第二代测序技术，在基因组范围内系统搜寻与病理性近视相关的基因变异，并进一步研究病理性近视相关致病基因变异增加疾病易感的机理，为病理性近视的有效防治奠定科学基础。

近视是全世界尤其是亚洲国家越来越普遍存在的眼部疾病。病理性近视是致盲的主要原因之一。遗传学因素在病理性近视的发生发展过程中具有重要作用。我们利用外显子组测序技术，对10个病理性近视家系中患者、携带者和正常人共56个样本及29例散发样本（4个pool，GF，NF，GM，NM）进行外显子区域捕获并测序，获得每个样本的SNP和InDel 信息。按照上述的筛选流程，在10个家系中，我们成功筛选到功能性SNV共186个（missense突变170个，nonsense突变7个，splicesite9个，分布于163个基因中）及InDel变异8个。在外显子测序结果中，我们发现基因R在family186.2（missense）和pooled(GM130)（nonsense）中均发现有突变，在186.2和PM130核心家系都符合家系共分离。我们扩大散发样本对基因R进行全基因扫描，在240例独立样本中发现3个错义突变，其中一个错义突变刚好与186.2家系突变位点完全一致。因此，总的来说，我们总共发现4个该基因突变位点，分布于2个家系和3个独立病人中,其中两个独立病人也有家系遗传背景，因此共四个家系。这些变异位点在590例正常对照中均未发生突变。基因R属于七次跨膜蛋白家族，是一种粘附因子。有文献报导该基因与人的视力及嗅觉等相关。目前我们高度怀疑该基因是病理性近视致病基因。我们构建了敲除基因R的小鼠模型。我们对基因R敲除小鼠的眼球进行组织病理学检测。眼球石蜡切片显示该基因敲除会导致小鼠角膜明显增厚，纯合敲除小鼠的角膜厚度大于杂合敲除的小鼠。为进一步了解这种病理性改变的原因，我们利用免疫组化技术对于基因R的表达部位进行定位。实验证明基因R在角膜，视网膜及晶状体上皮均有表达。角膜在发育过程中是由晶体上皮细胞分化而来，覆盖虹膜、瞳孔及前房，并为眼睛提供大部分屈光力。角膜增厚可能会对小鼠视力有严重影响。根据这些结果，我们已经可以初步断定基因R与病理性近视的发生联系密切。基因R属于七次跨膜蛋白受体家族，在细胞粘附及信号传导过程中具有重要作用，我们找到的突变位点位于跨膜蛋白的N端及跨膜区之间，氨基酸改变可能会影响该受体与其他信号分子的结合，从而导致病理性近视的发生，其具体作用机理正在进一步研究中。