A型主动脉夹层易感基因TTN的功能及分子机制研究

Type A aortic dissection is an emergency and severe case of cardiovascular diseases with abrupt onset, rapid progress, and high mortality. In order to uncover its molecular genetic mechanisms, we have performed whole genome sequencing and bioinformatic analysis among 100 type A dissection cases and 94 normal controls. TTN gene was identified to have extremely high mutation burden. Moreover, preliminary experiment indicated that TTN mRNA is predominantly expressed in human vascular smooth muscle cells. Therefore, we hypothesize that TTN may be a potential susceptibility gene for type A aortic dissection. In this project, we intend to: 1)Perform replication study among 1300 cases and controls to validate potential susceptibility gene by using target region capture sequencing technology; 2)Investigate TTN mRNA and protein expression levels both in peripheral blood mononuclear cells and aortic tissue samples of cases and controls; 3)Estimate the impacts on proliferation, migration and apoptosis in human aortic smooth muscle cells through overexpression and knockdown of TTN. Then construct both vascular smooth muscle TTN specific overexpression and knockout mouse models to identify the function and mechanisms of TTN on tissue level (aortic vessel ring) and whole organism level (animal model). The current study investigates functional roles of TTN as susceptibility genes of type A aortic dissection from cell, tissue and whole organism levels and provides novel insights into diagnosis, prevention, prediction, prognosis improvement and personal medication of type A aortic dissection.

A型主动脉夹层是心血管系统危急重症。为阐明其分子遗传机制，我们前期对100例A型夹层和94例对照进行全基因组测序，生物信息分析提示TTN基因具有显著突变负担。预实验发现TTN mRNA高表达于人血管平滑肌细胞，故推测其可能为A型夹层易感基因。本项目拟进一步：1）采用目标区域捕获测序技术对易感基因在后续1300例病例、对照样本中进行扩大样本量验证；2）在病例、对照外周血单核细胞及主动脉组织样本中进行TTN mRNA及蛋白表达水平验证；3）在人主动脉血管平滑肌细胞中过表达、敲减TTN，研究其对血管平滑肌细胞增殖、迁移、凋亡等细胞功能的影响。分别构建TTN血管平滑肌特异性过表达、敲除小鼠模型，研究其在组织（主动脉血管环）、整体（动物模型）水平的功能及作用机制。本研究从细胞、组织、整体层面探究了TTN作为易感基因参与A型主动脉夹层发生、发展的机制，为疾病早期预警、早期治疗及改善预后提供理论基础。

A型主动脉夹层是心血管系统危急重症。而遗传因素是影响A型主动脉夹层的重要易感因素。因此，本研究为阐明其分子遗传机制，通过前期对100例A型夹 层和94例对照进行全基因组测序，生物信息分析提示TTN基因具有显著突变负担。预实验发现TTN mRNA高表达于人血管平滑肌细胞，故推测其可能为A型夹层易感基因。后续我们通过1）扩大样本量验证：采用目标区域捕获测序技术对易感基因在后续1300例病例、对照样本中进行扩大样本量验证；2）组织水平验证：在病例、对照外周血单核细胞及主动脉组织样本中进行TTN mRNA及蛋白表达水平验证；3）细胞水平验证及分子机制探索：在人主动脉血管平滑肌细胞中过表达、敲减TTN，研究其对血管平滑肌细胞增殖、迁移、凋亡等细胞功能的影响。4）在体水平的验证及分子机制探索：分别构建TTN血管平滑肌特异性过表达、敲除小鼠模型，研究其在组织（主动脉血管环）、整体（动物模型）水平的功能及作用机制。但是，后续研究中，我们发现APP，而非TTN，在扩大的样本量验证中与疾病易感性的县惯性稳定存在。因此，我们后续利用C57小鼠以及人源性平滑肌细胞进行了功能验证及机制探索。结果显示APP基因突变，可通过促进平滑肌细胞的凋亡，进而导致小鼠动脉中膜的弹性下降，从而导致夹层易感性的提高。.本项目已获得的研究结果，其直接结果提示了遗传性主动脉夹层的潜在致病基因，增进了我们对于遗传性主动脉夹层疾病的知识。同时，既往我们对于主动脉夹层的治疗，仅限于手术治疗，及姑息性治疗，而本研究通过对该致病基因在细胞水平的分子生物学机制的研究以及在体水平的病理学机制的探索，其更有望揭示主动脉夹层这一预后极差疾病发病的病理生理学机制，让我们有机会除了预防主动脉夹层发生及发展的危险因素外，为我们对主动脉夹层的预防及发病后的治疗提供了潜在的靶点，其具有重要的转化意义。