修饰基因在遗传性痉挛性截瘫第4型（SPG4）临床异质性发生机制中的作用研究

遗传性痉挛性截瘫第4型（SPG4）是常染色体显性遗传SPG中的最常见亚型，具有明显的临床异质性，其发生机制不明，修饰基因可导致各种表现度和不完全的外显率，与之密切相关。本项目申请者在前期工作基础上，创新性地提出选取SPG4外显不全者及其家系先证者为研究对象，利用外显子组测序技术，通过序列比对和生物信息学方法，寻找SPG4患者不同临床表型中的特殊低频多肽和非同义突变/剪切位点突变/插入缺失突变（NS/SS/Indel），确定可能的修饰基因位点；应用细胞转染、免疫荧光、免疫共沉淀等技术，在细胞模型中探讨上述修饰基因位点对spastin蛋白功能的影响，明确修饰基因在SPG4临床异质性发生机制中的可能作用。本研究扩展了外显子组测序技术在遗传学研究中的应用范围，将可能捕获到新的与临床异质性相关的SPG4修饰基因，初步揭示SPG4临床异质性的发生机制，为遗传性痉挛性截瘫的临床治疗提供新的线索。

遗传性痉挛性截瘫（hereditary spastic paraplegia,HSP）是具有高度临床和遗传异质性的神经系统疾病。本研究建立了国内样本量最大的遗传性痉挛性截瘫家系资料库和外周血DNA库，共收集HSP家系128个、DNA样本500余份，其中AD-HSP家系84个、AR-HSP家系44个、散发HSP患者123例，新诊断SPG4家系8个。参与研发了遗传性共济失调＆遗传性痉挛性截瘫基因诊断芯片，完成18个样本检测，其诊断阳性率为：44.4%。遗传性痉挛性截瘫4型（SPG4）是AD-HSP中的最常见亚型，存在表型差异。通过家系回访，本研究确定并选取基因诊断明确且存在外显不全的SPG4家系中外显完全患者及外显不全患者的gDNA标本，进行全外显子组测序。通过对家系内及家系间完全外显和不完全外显患者外显子组数据差异的比较，得到两个可能的修饰位点MUC20基因195451613位点和SPG1（XR-HSP）致病基因L1CAM基因153134288位点。鉴于L1CAM基因为SPG1致病基因，可能与SPAST存在功能相关性，故构建带有SPAST点突变的果蝇模型，分别与携带Nrg（人L1CAM同源基因）终止点突变及Nrg野生型的果蝇品系杂交；观察发现同时携带Nrg终止点突变与SPAST点突变的果蝇品系较仅携带SPAST点突变的果蝇品系其孵出率降低，爬行速度减慢，提示Nrg基因编码的突变蛋白可加重SPG4的临床表型。本研究建立了外显子组测序结合生物信息学方法寻找修饰基因的筛选策略，捕获2个与疾病表型密切相关的SPG4修饰基因位点，初步揭示了SPG4临床异质性的发生机制。