肌萎縮側(cè)索硬化癥基因研究進(jìn)展

李　娜，李林臣　綜述，董明綱　審校

(1.中國(guó)石油中心醫(yī)院檢驗(yàn)科,河北 廊坊 065000；2.張家口市第一人民醫(yī)院，河北 張家口 075000；3.河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000)

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肌萎縮側(cè)索硬化癥基因研究進(jìn)展

李娜1，李林臣2綜述，董明綱3審校

(1.中國(guó)石油中心醫(yī)院檢驗(yàn)科,河北 廊坊 065000；2.張家口市第一人民醫(yī)院，河北 張家口 075000；3.河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000)

摘要：肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病，臨床上常表現(xiàn)為上、下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元合并受損的混合性癱瘓。ALS按發(fā)病方式可分為家族性ALS(familial ALS,fALS)和散發(fā)性ALS(sporadic ALS,sALS)，兩者具有相似的病理和臨床特征。近年來(lái)隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展，ALS遺傳學(xué)研究取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。該文就fALS相關(guān)基因及sALS的基因研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：家族性肌萎縮側(cè)索硬化癥；散發(fā)性肌萎縮側(cè)索硬化癥；基因；分子生物技術(shù)

肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一種致命性的神經(jīng)退行性疾病，可導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元進(jìn)行性退化，最終導(dǎo)致麻痹和死亡。每年大約每十萬(wàn)人中有2人被診斷為ALS，該病進(jìn)展迅速，發(fā)病后2～5年死亡[1]。目前國(guó)際承認(rèn)、且唯一通過(guò)美國(guó)食品藥物監(jiān)督局批準(zhǔn)治療ALS的藥物只有利魯唑，利魯唑大約可以延長(zhǎng)患者半年壽命[2]。大約10%的ALS病例具有家族聚集性，余90%為散發(fā)。在ALS家族性病例中，確定的引起ALS的突變基因非常豐富，尤其是確定引起家族性ALS(familial ALS,fALS)的突變基因也能引起散發(fā)發(fā)病。但是，大約30%的fALS和大部分散發(fā)病例原因仍未知?，F(xiàn)就fALS相關(guān)基因及散發(fā)性ALS(sporadic ALS,sALS)的基因研究進(jìn)行綜述。

1fALS

fALS目前有22個(gè)亞型，ALS1-ALS22、ALS合并額顳葉癡呆(ALS frontotemporaldementia,ALS-FTD)和Tau病，分為常染色體顯性(autosomal dominant,AD)、常染色體隱性(autosomal recessive,AR)和性染色體顯性(X-linked dominant,XD)3種，AD占絕大多數(shù)，剩下的比較罕見(jiàn)。在fALS中根據(jù)發(fā)病年齡的不同又分為成人型和青少年型[3]，成人型主要是ALS1、ALS3、ALS6，ALS7、ALS8和ALS-FTD，青少年型主要是ALS2、ALS4、ALS5、ALS16。不同亞型的相關(guān)信息見(jiàn)表1。

表1　ALS相關(guān)基因

fALSALS12ADOPTN1610p13ALS13ADATXN22512q24.1ALS14VCP179p13.3ALS15XDUBQLN21Xp11.21ALS16SIGMAR149p13.3青少年型ALS17CHMP2B73p11.2ALS18PFN1317p13.3ALS19ERBB4292q33.3-q34ALS20HNRNPA11212q13.1ALS21MATR3195q31.2ALS22TUBA4A62q35ALS18PFN1317p13.3ALS19ERBB4292q33.3-q34ALS20HNRNPA11212q13.1ALS21MATR3195q31.2ALS22TUBA4A62q35ALS-FTDADC9orf72129p21.2 成人型Tau病ADFIG4246q21sALSHFE76p21.3VEGFB711q13ANG314q11.1-q11.2DCTN1332p13FUS1516p11.2TARDBP61p36.22ATXN22512q24.1CHMP2B73p11.2

2sALS

隨著基因技術(shù)的發(fā)展，過(guò)去在fALS中確定的一些致病基因已經(jīng)被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)在sALS病例中也發(fā)生了突變，如TARDBP[4]、SOD1[5]等(表1)。在過(guò)去幾年中大量ALS相關(guān)基因的研究部分歸于二代基因測(cè)序技術(shù)的使用[6]，但是，隨著大型fALS家系的減少，需要新的方法來(lái)擴(kuò)大ALS的基因譜，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，很多方法已經(jīng)被應(yīng)用。

首先，可以根據(jù)過(guò)去使用的尋找和ALS已知基因功能相似的基因的方法來(lái)確定ALS新的基因，比如TARDBP和FUS。TDP-43(TARDBP基因的產(chǎn)物)和FUS都含有RNA識(shí)別域(RRMs)和朊蛋白樣結(jié)構(gòu)域，在酵母中聚集并有毒性，在疾病中也是這樣[7]，利用這些特點(diǎn)，Julien等在酵母中尋找其他含有聚集毒性蛋白的RRM；Couthouis等檢測(cè)了133個(gè)蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)38個(gè)在酵母中聚集并有毒性[8]，他們對(duì)其中兩個(gè)基因TAF15和EWSR1特別感興趣，首先因?yàn)樗鼈円埠须玫鞍讟咏Y(jié)構(gòu)域，其次它們和FUS在相同的基因組中。然后對(duì)sALS病例的TAF15和EWSR1進(jìn)行Sanger測(cè)序，確定出現(xiàn)在ALS病例中但還沒(méi)有掌握的變型[8-9]。發(fā)現(xiàn)來(lái)自酵母的其他一些候選基因和ALS獨(dú)立相關(guān)或者與神經(jīng)肌肉失調(diào)有關(guān)。

另一種方法是利用小家系，發(fā)現(xiàn)ErbB4為ALS的候選基因就是通過(guò)小家系和散發(fā)病例確定的[10]。Takahashi等使用相似的方法研究一個(gè)發(fā)病的先證者和兩個(gè)未發(fā)病的父母這樣的家庭來(lái)確定新的候選疾病基因，研究是否能發(fā)現(xiàn)在先證者中存在但在未發(fā)病的父母中不存在的新的突變。這種方法確定了大約25個(gè)新的ALS候選基因，包括SS18L1/CREST，它們是nBAF合成體中的一員，也是正常的神經(jīng)突觸生長(zhǎng)所需的[11]。

也可以利用大量sALS病例樣本研究，Siddique等為了研究ALS進(jìn)行了很多全基因組關(guān)聯(lián)研究[12]。雖然僅研究了sALS病例缺少家系研究中的孟德?tīng)柖?，但是有大量的散發(fā)ALS病例可以研究，這樣通過(guò)大量病例也可以反映一定的規(guī)律。而且，來(lái)自雙胞胎和其他研究的證據(jù)強(qiáng)烈提示sALS也有遺傳成分，因此全基因組或更多的靶向測(cè)序方法也應(yīng)該可以用來(lái)確定引起sALS的變型[13-15]。SOD1和FUS中新的變異已經(jīng)被確定存在于ALS散發(fā)病例中[16-17]。

盡管大部分ALS病例散發(fā)，但是大部分ALS基因研究定位為家族性疾病，通過(guò)基因確定的70%病例為fALS，僅10%為散發(fā)病例。提示我們應(yīng)該開(kāi)始利用可及的散發(fā)病例來(lái)確定sALS新的遺傳原因。寡基因假說(shuō)認(rèn)為在一些人中sALS隨機(jī)出現(xiàn)和消失是由于等位基因從一代到二代的隨機(jī)洗牌[18]，可能最好的方法是使用二代測(cè)序技術(shù)研究。我們相信未來(lái)使用二代測(cè)序技術(shù)研究大量sALS病人樣本將有利于進(jìn)一步了解ALS致病基因，為尋找有效的預(yù)防和治療方法提供依據(jù)。

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[責(zé)任編輯：李薊龍]

DOI：10.3969/j.issn.1673-1492.2016.04.025

中圖分類(lèi)號(hào)：R 744

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

作者簡(jiǎn)介：李娜(1982-)，女，技師，研究方向：醫(yī)學(xué)相關(guān)。

來(lái)稿日期：20151105