应用蛋白质组学技术探索TBX6在先天性脊柱侧凸中的作用机制

Congenital scoliosis (CS) is a serious spine deformity, causing huge health burdens for family and society. Our team discovered that TBX6 in conjunction with TCA haplotype is one of the most important inheritance models for CS. On the basis of previous findings, we herein propose that at the level of protein there should be some crucial differentially expressed proteins associated with the onset and development of CS. Thus, this investigation aims to detect the differential proteins between TBX6-associated CS and normal controls using comparative proteomic techniques. We also design following validation studies including large-scale cohort studies, in vitro experiments, and gene edited animal validations. We hope our work could confer valuable information for the pathogenesis of CS and the exploration of related biomarkers.

先天性脊柱侧凸（Congenital Scoliosis，CS）是一种严重致残性疾病，可导致严重的身体和心理问题，给家庭和社会造成极大负担。我们团队前期发现TBX6复合遗传模式是CS最重要的致病模式。在此基础上，课题组提出“在蛋白质组水平存在关键性差异蛋白，与CS发病存在重要联系”这一科学假说。本项目拟采用比较蛋白质组技术，通过研究TBX6相关性CS，在蛋白组水平检测与CS发病相关的蛋白，并通过大样本人群验证，细胞功能试验以及基于CRISPR/Cas9基因编辑技术建立的动物模型验证蛋白的生物学功能，为疾病的病理生理机制提供理论依据，并探索相关生物标志物。

先天性脊柱侧凸（Congenital Scoliosis, CS）是指由胚胎期脊柱发育异常而引起的Cobb角>10°的先天性畸形。它是一类严重影响人类生活质量的疾病，临床上可表现为脊柱侧凸，伴随呼吸衰竭，胸廓畸形等。据报道，先天性脊柱侧凸的活产儿发病率约为1‰。由于先天性脊柱侧凸发生较早，病情进展快，常影响心肺功能，会缩短患者寿命，当出现椎管内畸形时，更容易导致脊髓神经损害。为了早期预防和早期干预先天性脊柱侧凸，从病因学角度探索先天性脊柱侧凸的发病机理，寻求新的诊断方案和探索其早期生物标志物显得尤为重要。病因学中最重要的分型，为后期蛋白质层面的研究打下坚实的基础。.本研究从临床实际出发，利用北京协和医院骨科丰富的临床病例资源，立足于前期扎实的基因学研究基础，结合本团队以往蛋白组学的研究技术经验，在TBX6相关先天性脊柱侧凸（TACS）中发现差异蛋白，阐明CS的致病机理，并在群体水平进行TACS生物标志物的初步研究和功能学验证。.本项目采用同位素标记联合LC-MS/MS的先进研究方法，将此技术和CS最新的基因学分型有机整合，通过生物信息学分析策略，筛选出与CS发病有关的蛋白，并进行生物学验证。为了进一步深入验证发现的蛋白在CS中的作用机制，在本项目中，我们扩大样本，从动物和人体，体内，体外和人群等多个角度，来验证所发现的候选差异蛋白与CS的因果关系，探索可能的生物标志物。本项目在以下几个方面取得突破性进展：.1）筛选与TACS发病相关的蛋白，探索相关分子信号通路，为阐明疾病病理生理机制提供理论依据。.2）探索TACS的生物标志物，并扩大样本在人群基础上验证，为TACS的早期诊断和早期检测提供理论创新。.3）提出TACS发病机制的新假说，为进一步解释骨科疾病的遗传学病因提供新的途径。.4）采用基因编辑技术构建TACS小鼠模型，在胚胎期和发育期研究蛋白质组，动物水平上反复验证发现的蛋白和机制，为骨科遗传疾病研究提供新的范式。.5）转化医学研究，揭示了TACScore作为CS患者一线筛查手段的可行性及有效性。