应用高通量靶向测序研究遗传性骨病致病基因

Genetic bone diseases are a class of skeletal diseases with strong clinical and genetic heterogeneity, which present the most common birth defects. However, pathology of at least one third of the genetic bone disease remains unclear. Thus, the discovery and identification of pathogenic gene of genetic bone diseases is an urgently needed to be resolved. The project intends to perform target high-throughput sequencing of 561 candidate genes for genetic bone diseases (including 59 unreported genes) combined with bioinformatics analysis to establish genetic testing method for genetic bone disease. Application of the method would be performed for 200 cases of different classes of genetic bone diseases to characterize the spectrum of gene mutation. Gene knockout mouse models and cell experiments would be used to investigate the function of newly discovered pathogenic genes and mutations and its contribution to etiology of genetic bone diseases. This research would be helpful for understanding the pathogenesis of genetic bone diseases and providing theoretical basis for molecular diagnosis, genetic typing, and therapy.

遗传性骨病是一大类临床和遗传异质性较强的骨骼系统疾病,是最为常见的出生缺陷，然而目前仍有约三分之一的遗传性骨病致病机制尚未明确。因此，新的遗传性骨病相关致病基因的发现和鉴定是亟待解决的科学问题。本项目拟依据561个遗传性骨病候选相关基因（包括59个未报道基因），通过目标基因靶向高通量测序技术，结合序列变异的生物信息学分析流程，建立遗传性骨病的靶向高通量测序基因检测方法，并将此流程应用于分析200例不同类型的遗传性骨病患者样本的基因突变谱；进一步通过构建相应的基因敲除小鼠模型及细胞生物学实验对发现的新基因和新突变进行功能研究，探讨其在遗传性骨病发病中的作用。该研究有助于阐明遗传性骨病的发病机制，为其基因诊断、分型和治疗提供理论依据。

遗传性骨病是一大类临床和遗传异质性较强的骨骼系统疾病,是最为常见的出生缺陷，然.而目前仍有约三分之一的遗传性骨病致病机制尚未明确。因此，新的遗传性骨病相关致病基因的发现和鉴定是亟待解决的科学问题。本项目拟依据724个遗传性骨病候选相关基因及候选基因，通过目标基因靶向高通量测序技术，结合序列变异的生物信息学分析流程，建立遗传性骨病的靶向高通量测序基因检测方法，并将此流程应用于分析202例遗传性骨病患者样本的基因突变谱检测。我们总共在347个基因中发现了733个致病突变，其中DYNC2H1基因携带致病突变数码目最多，为22个。通过罕见变异关联分析，我们在群体水平发现多个基因与遗传性骨病显著相关，包括ZEB1，SH3PXD2B,OBSL1,PIEZO2等。其中，OBSL1在骨骼发育中的作用机制尚未研究，我们选择对其进行功能验证。通过构建OBSL1基因纯合敲除U2OS细胞系及骨髓间充质细胞(BMSC)成骨分化模型中敲减OBSL1表达，我们发现OBSL1缺失会导致细胞骨架形态发生变化，降低了细胞的增殖能力及成骨分化能力。此外，我们也通过CRISPR基因编辑技术制备了Obsl1基因敲除小鼠模型对Obsl1进行体内功能研究。本项目有助于阐明遗传性骨病的发病机制，为其基因诊断、分型和治疗提供理论依据。