全基因組測序解析胰腺發育不全致病原因

2016-01-08    編輯:諾禾致源
全基因組測序解析胰腺發育不全致病原因

胰腺發育不全常被界定為胰腺 β-cell 障礙和胰腺外分泌功能不足。

據報道,多數胰腺發育不全綜合征患者由GATA6 雜合性突變引起;

而目前多數單獨的、非綜合征型的胰腺發育不全病的致病原因,除了兩個家系中報道發現PDX1 編碼區

發生隱性突變(Stoffers DA, et al., 1997點擊閱讀

Schwitzgebel VM, et al., 2003點擊閱讀),還有很多尚不明確。

研究簡介

英國埃克塞特大學醫學院的研究人員通過采用芯片連鎖和全基因組測序分析,

找到了導致單純性的胰腺發育不全的隱性突變 chr10: 23508437A>G,研究成果發表于2014年6月的

Nature Genetics(29.352)。

研究方法

選取2例近親結婚先天性胰腺發育不全患者,

采用全基因組測序(Whole genome sequencing)技術,測序深度分別為73 X、63 X;

通過數據質控、比對參考基因組、變異檢測、突變位點過濾等方法,

結合表觀基因組學分析結果,篩選致病基因。

WGS(73X,63X)

各約3.6M SNVs

各約3000個變異

2例近親結婚患者

SNV/InDel/CNV/SV

排除雜合和常見變異

篩選調控區變異

各7個變異

胰腺祖細胞

表觀基因組學分析

H3K4me1FOXA2

PDX1GATA6

ONECUT1HNF1B

6109個調節區域

研究結果

1. 鎖定包含PTF1A 在內的10號染色體

首先對3個無血緣關系近親結婚家系中6個患病個體和1個正常個體進行純合子定位,鎖定包含PTF1A 在內的10號染色體(圖1)。

2. 全基因組測序尋找非編碼區與疾病相關純合變異

隨后對無血緣關系具有多個患病個體家系中2例 probands 進行全基因組測序,通過81個control whole genomes/1000G(MAF>1%)過濾,結合胰腺祖細胞的表觀遺傳學結果,進一步對調控區域變異位點進行選擇,尋找非編碼區與疾病相關純合變異。研究發現10個先天性胰腺發育不全患者中6例病人PTF1A 下游~25 kb,chr10: 23508437A>G,變異位于增強子 400 bp 大小進化保守性區域(圖2)。

芯片連鎖發現10號染色體與疾病相關

圖1 芯片連鎖發現10號染色體與疾病相關

全基因組測序發現PTF1A 突變

圖2 全基因組測序發現PTF1A 突變

3. PTF1A 突變破壞轉錄增強子的功能

研究人員進一步開展了家系內驗證、正常人群驗證和細胞功能性驗證;結果表明,所發現的胰腺發育不全患者突變區域是胰腺祖細胞轉錄因子FOXA2PDX1 等的結合區域,突變會破壞增強子的活性,并使得胰腺發育受阻(圖3)。

胰腺發育不全突變破壞轉錄增強子活性

圖3 胰腺發育不全突變破壞轉錄增強子活性

結論與討論

經患病人群和細胞試驗驗證,

PTF1A 末端增強子隱性突變引起了單純性胰腺發育不全。

研究表明發育相關增強子中新的隱性遺傳順式調節突變可成為罕見孟德爾疾病的致病原因;

而在單基因病研究中,通過整合表觀基因組學等功能性注釋與基因組測序結果

可以發現新的基因調節元件的突變。

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