不明原因早期癫痫性脑病基因诊断平台建立及候选易感/致病基因分析验证

Early epileptic encephalopathies (EEEs) are one of the epilepsy phenotypes in neonates and infants with the most severe symptoms and worst prognosis. Exclusion of acquired brain injury, genetic and metabolic diseases and other causes, there are still half of the EEEs with unknown etiology. To date, a few studies indicated that gene mutation and copy number variations (CNVs) are closely related with EEEs. However, detection technology based on sanger sequencing is time consuming, expensive and low detection rate especially for rare pathogenic gene because of the huge number of EEEs genes as well as their genetic heterogeneity and clinical phenotype, So, the diagnosis and treatment of EEEs is facing enormous difficulties. "Gene diagnosis chip of early-onset epileptic encephalopathies" was independently exploited based on target genomic DNA capturing system and next generation sequencing, which combined with CNVs, to do population screening for all EEEs patiets with unkown etiology, aiming to build a technical manual from clinical diagnosis to gene diagnosis and prenatal diagnosis. Furthermore, candidate susceptibility/pathogenic genes of EEEs are beening screened out through group analysis and functional studies. The research findings are expected to improve our understanding of early diagnosis and treatment of the EEEs, and to provide candidate genes to further clarify the pathogenesis, which propably solve the diagnosis bottleneck problem of unknown cause EEEs.

早期癫痫性脑病（EEEs）是新生儿和婴儿期症状最重、预后最差的癫痫表型。排除获得性脑损伤、遗传代谢病等已知原因后，仍有半数患儿病因不明。研究证实，基因突变及拷贝数变异与此部分EEEs密切相关。但由于EEEs涉及基因数量庞大、遗传异质性强，基于临床表型用一代测序技术检测费时，费用昂贵，特别是对罕见致病基因的检出率更低，导致了目前EEEs的诊疗面临巨大的困难。本研究基于高通量二代测序平台，利用目标序列捕获测序技术自主研制 "早期癫痫性脑病基因诊断芯片"，结合全基因组拷贝数变异分析方法，对不明原因的EEEs进行已知基因的高通量检测，建立从临床诊断到基因诊断、产前诊断的EEEs诊疗技术规范；在此基础上，寻找新的易感/致病基因，并进行群体分析和功能验证。对于这一问题的深入研究，将为EEEs的早期临床干预提供重要思路。其研究成果可望解决不明原因EEEs的诊断瓶颈问题，并提供候选基因进一步阐明其发病机制

早期癫痫性脑病（EEEs）是新生儿和婴儿期症状最重、预后最差的癫痫表型。排除获得性脑损伤等已知原因后，仍有半数患儿病因不明。研究证实，遗传缺陷与此部分EEEs 密切相关。但由于EEEs 涉及基因数量庞大、遗传异质性强，基于临床表型用一代测序技术检测费时，费用昂贵，特别是对罕见致病基因的检出率更低，导致了EEEs 的诊疗面临巨大的困难。.本研究首先建立了EEEs数据库，目前已录入病人近2000例，其中不明原因早期癫痫脑病患者537例，并收集其患者家系的血样达500多份。在建立数据库和标本库的基础上，完善了EEEs全基因组CNV分析平台，基因检测panel和全外显子测序诊断平台。利用该平台对237例不明原因EEEs患者行全基因组拷贝数变异分析，发现69例患者携带81个致病性/可疑致病性拷贝数变异，其中49个致病性CNVs，32个可疑致病性CNVs，44个微缺失片段，37个微重复片段。对26例携带的33个致病/可疑致病性CNVs 片段进行了验证及父母来源分析。同时我们运用自行设计的包含了308个相关癫痫脑病基因panel，检测了332例EEEs患者，为31%的不明原因的EEEs患者明确了遗传病因，这也是国内首次对较大样本不明原因的EEEs患者进行目标基因靶向捕获测序分析的研究。且本研究利用全外显子组测序技术在101例患者中发现12人携带癫痫脑病相关基因的致病性变异，阳性率为11.9%。.对上述研究仍不能明确病因的患者家系，我们进行了全外显子测序（WES），现已完成89个trios的WES实验，基本生信分析已经完成，其中56个trios已经全部完成Sanger测序验证和基因功能聚类分析，其它家系正在进行Sanger测序。通过GO分析本研究找到了一些候选易感/致病基因。在这些基因中有可激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路的MUC**基因，参与到钠离子通道调节的GPR**基因、CA**基因，参与到轴突发育的SPT***等基因。功能试验证实这些候选基因在正常胎儿脑组织中广泛表达，与神经发育有着高度的相关性，下游实验正在进行之中，已获得部分数据。.本研究为早期癫痫脑病的遗传学病因诊断建立了一个较为完整的平台，并对发现的相关候选基因进行了功能评估，为EEEs 的早期临床干预提供了重要思路。有望鉴定出新的早期癫痫性脑病的致病/易感基因，将有助于进一步阐明EEEs的发病机制。