論文解讀：散發性孤立性胸主動脈瘤基因突變的全景觀

瀏覽次數：962　發布日期：2021-8-4　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

胸主動脈瘤（TAA），是由于各種原因造成的胸主動脈一處或多處向外膨出，部分異常擴張、變形，呈瘤樣突出。TAA是最危險的疾病之一，早期的TAA多無癥狀，體征也不明顯，同時由于其位于胸腔內，體表查體也較難發現，而TAA一旦發生破裂，死亡率相當之高。TAA是一種高度遺傳的疾病，可大致分為以下幾類：綜合征性TAA (sTAA)、家族型孤立性TAA (iTAA)和散發性iTAA。與綜合征性TAA不同，孤立性TAA，尤其是散發性孤立性TAA 的發病率要高得多，但其遺傳基礎仍是個謎。

近期，首都醫科大學附屬北京安貞醫院杜杰/李玉琳教授團隊在Circulation Research上發表了題為Variants of Focal Adhesion Scaffold Genes Cause Thoracic Aortic Aneurysm的研究論文，首次揭示了散發性iTAA基因突變的全景觀，提出了一類新的TAA 致病基因，促進了對TAA遺傳原因的理解。

獲得候選基因
研究人員招募了556名散發性iTAA患者和1092名對照并進行全外顯子測序。該策略的有效性通過在選定的可疑功能突變中鑒定出（1）已知的TAA致病基因中的27個致病突變；(2) 10個已知的TAA致病基因；(3) 疑似功能突變的患者臨床表型更嚴重，但疾病危險因素更少，類似于已知致病基因突變的患者。研究人員假設在血管組織中高表達的基因更可能與iTAA相關。通過將表達譜與遺傳數據相結合，選擇TES作為后續功能驗證的候選致病基因。

體內實驗驗證
研究人員通過TesY249H基因敲入小鼠（賽業生物構建）和Tes敲除小鼠模型在體內證明TES 的功能及其在主動脈瘤發生中的作用。發現TesY249H基因敲入小鼠和Tes敲除小鼠的血管功能異常。純合的TesY249H基因敲入小鼠發育正常，并且在8個月大時死亡率沒有增加。敲入小鼠與敲除小鼠的主動脈直徑比WT小鼠大。與WT小鼠相比，敲入小鼠與敲除小鼠的收縮壓和舒張壓較低。

體外實驗驗證
研究人員通過從WT和TesY249H基因敲入小鼠主動脈中分離的原代血管平滑肌細胞 (VSMC)進行膠原收縮測定，檢測到該突變對VSMC收縮性有影響。如圖1所示，突變的 VSMCs顯示出收縮性降低，這一點在敲除小鼠中也得到了同樣的結果。相反，突變的VSMCs遷移能力增加。使用腺病毒過表達系統，研究人員發現Tes的過表達增加了從Tes敲除小鼠中分離的VSMC的收縮功能。

圖1. 從WT、TesY249H基因敲入小鼠以及Tes敲除小鼠中分離的VSMCs膠原收縮測定的代表性圖像和統計結果。

機制研究
在觀察了TES在體內和體外對維持VSMC收縮表型的影響后，研究人員接下來探討了TES如何影響VSMC的收縮性。發現在人/小鼠動脈組織和VSMC中，VSMC收縮基因的表達與Tes水平呈正相關。迄今為止鑒定的VSMC收縮基因的表達依賴于啟動子區域中的一個或多個 CArG 元件，采用血清反應元件（含CArG元件）熒光素酶報告基因檢測TES是否影響VSMC收縮基因的表達。由于質粒轉染效率在VSMC中非常低，研究人員選擇使用 HEK293T 細胞代替。結果表明TES對于VSMC收縮基因的轉錄是必不可少的。

進一步的機制研究發現TesY249H基因敲入小鼠中Srf、Elk3、Csrp1和Fhl2的表達低于WT小鼠，僅Srf和Csrp1在Tes敲除小鼠中的表達低于WT小鼠中的水平。研究人員通過定量聚合酶鏈反應評估了從敲入和WT小鼠分離的胸主動脈中 Srf、Elk3、Csrp1 和 Fhl2 的表達，證實了敲入小鼠中Srf的表達降低。

圖2. 胸主動脈中Srf的mRNA表達

研究人員還發現黏著斑支架蛋白家族其他成員基因TLN1，ZYX等變異同樣具有促平滑肌細胞收縮的功能。

該研究揭示了散發性iTAA 基因突變的全景觀（global mutational landscape），其中不僅包括與sTAA或家族性iTAA 重疊的成分，而且還具有獨特的特征。而且，該研究發現了一類新的TAA致病基因—黏著斑支架蛋白編碼基因。總而言之，這些數據為iTAA的發病機制和潛在治療靶點提供了新的見解。