基于高通量测序技术的胸主动脉瘤和夹层新致病基因筛查及功能研究

Thoracic aortic aneurysm and dissection (TAAD) is a frequent cause of morbidity and mortality in patients with cardiovascular disorders. Although up to 28 genes have been identified as TAAD disease causing genes, the genetic causes of a large percentage of cases with TAAD remained unknown. We have identified the mutation spectrum by targeted exome sequencing of the known gene of TAAD in 146 TAAD patients and found 36.3% of variants in known genes, and the remainder may has defects in unidentified genes. In the present study, to identify novel disease causing genes for TAAD, whole-exome sequencing (WES) study will be performed on 40 Han TAAD families with or without family history based on our previous study. Further studies are needed to screen candidate novel disease causing genes in a large number of cases, and genotype-phenotype correlation will be studied. Real-time Quantitative PCR, Immunohistochemical studies and western blot will be explored to demonstrate the genes distributed in TAAD tissue. ELISA will be performed to identify the expression of the proteins encoded by the novel genes in the plasma. The function of the novel variants in the pathogenesis of TAAD will be explored by gene transfection of HEK293T cells . Gene knock out/knock in mice will be made by CRISPR/Cas9 technique to explore the novel gene's function. The purpose of this study is to look for and validate novel pathogenic genes associated with TAAD and provide new targets for the clinical diagnosis, prevention and treatment of TAAD.

胸主动脉瘤和夹层（TAAD）是心血管疾病患者发病率和死亡率的重要原因，其发病与遗传因素相关。目前虽已发现28个致病基因，但仍存在大量新致病基因。本课题组前期对146例TAAD患者进行了已知致病基因测序，发现只有36.3%的患者存在已知致病基因突变，其余患者中可能存在新的致病基因突变。本课题拟在前期研究基础上，选择无已知基因突变的TAAD家系和核心家系，通过全基因组外显子测序发现TAAD新的候选致病基因，并利用目标基因测序技术在大样本患者中进行验证，探讨中国汉族TAAD患者的基因突变频谱，以及基因型与临床表型的相关性。明确新候选致病基因在主动脉组织及血浆中的表达。在细胞水平上通过基因转染探讨该基因的功能；并利用CRISPR/Cas9技术制备新致病基因敲除/敲入小鼠，研究其致病机制。以此论证该基因为TAAD新的致病基因，阐明其致病机制，为TAAD的诊断、预防和治疗提供帮助。

胸主动脉瘤和夹层（TAAD）是心血管疾病患者发病率和死亡率的重要原因，其发病与遗传因素相关。目前虽已发现约30个基因可能为TAAD致病基因，但大部分患者病因仍然不清。本研究共对281例TAAD患者进行了全外显子测序，探讨中国TAAD患者的基因突变频谱，以及基因型与临床表型的相关性。与200例正常对照的测序结果进行gene-based分析，以发现新的候选致病基因。在细胞水平上通过基因转染探讨候选致病基因的功能，并利用CRISPR/Cas9技术制备基因敲除小鼠，研究其致病机制。. 在对已知TAAD致病基因基因型-表型分析中，我们发现有和没有致病基因变异的患者之间存在显著的临床差异。有致病基因变异的患者发病年龄更早，主动脉扩张更为严重，临床亚型也较严重。即使没有高血压等危险因素，他们仍然可能发生TAAD，研究结果为TAAD患者及其高危家庭成员进行遗传咨询提供了帮助。.我们利用gene-based分析方法，对TAAD患者和正常对照全外显子测序数据进行比较，结合RNA-seq结果，发现了LOXL4、THBS1、MMP17、UCP1等新的候选致病基因。其中THBS1基因变异正在进行细胞水平功能验证。. 另外，我们建立了LoxL4基因敲除小鼠进行基因功能学研究。结果发现，与野生型小鼠相比，LoxL4基因敲除并不会导致更严重的主动脉瘤。研究结果提示LOXL4可能并不在血管紧张素II诱导的主动脉瘤的发生发展中起主要作用。利用该动物模型进行功能研究，对于评估全外显子测序鉴定的TAAD候选基因具有重要意义。. 寻找TAAD新致病基因，研究新致病基因如何调控TAAD发生发展的病理过程，有利于TAAD早期诊断、早期预防及找到早期干预的靶点；通过分析病人基因还可评估其他家庭成员的患病风险，为临床干预提供线索。