TUBGCP5基因功能缺失导致先天性心脏病的分子机制及其临床诊断价值研究
批准号:
82072372
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
傅启华
依托单位:
学科分类:
分子生物学检验
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
傅启华
中文摘要
先天性心脏病(CHD)是我国最常见的出生缺陷,严重影响儿童健康。拷贝数变异是CHD的常见病因之一,但确认其中致病基因仍是亟需解决的问题。我们前期研究发现,15q11.2微缺失在严重CHD表型之一的完全性肺静脉异位引流(TAPVC)患者中显著富集,并在一例TAPVC合并室缺患者中发现15q11.2区域的TUBGCP5基因无义突变;进一步研究表明,在人诱导多能干细胞中敲除TUBGCP5基因导致其不能向心肌细胞正常分化。我们推测TUBGCP5基因可能是15q11.2微缺失中的CHD致病基因。本项目拟分别利用诱导多能干细胞分化模型及Tubgcp5基因敲除小鼠模型,研究TUBGCP5基因在心脏发育中的调控机制,并通过对大样本CHD核心家系全基因组测序数据分析,评价15q11.2微缺失及TUBGCP5基因变异对CHD的诊断效能。本项目将为心脏发育机制的研究提供新的理论基础,发现新的CHD分子标志物。
英文摘要
Congenital heart disease (CHD) is the most common birth defect in our country, which threats children’s heath. Copy number variation (CNV) is one of the common causes of congenital heart disease. However, the identification of causal gene(s) within the interval is still challenging. Our previous studies found that 15q11.2 microdeletion was significantly enriched in total anomalous pulmonary venous connection (TAPVC) patients.We also identified a CHD patient with nonsense mutation in TUBGCP5 gene, which is located in the 15q11.2 locus. Knockout of TUBGCP5 gene significantly affected in vitro cardiomyocyte differentiation from induced pluripotent stem cells (iPSCs). We speculate that TUBGCP5 should be a novel CHD pathogenic gene. Here we plan to use iPSCs differentiation model and Tubgcp5 knockout mouse model to study the molecular mechanism of TUBGCP5 in heart development. Besides, we are going to evaluate the diagnostic efficiency of 15q11.2 microdeletion and TUBGCP5 gene variants in CHD patients through analyzing the available whole genome sequencing data of large cohort of CHD trios. The project will provide a new theoretical basis for the study of cardiac development mechanism and find new biomarker(s) of CHD.
先天性心脏病(Congenital Heart Disease, CHD)在中国位居出生缺陷之首,同时也是造成5岁以下儿童非意外死亡的首要因素。流行病学研究显示,当前仅有20%至30%的CHD病例能够明确归因于遗传或环境因素,这一现状极大地阻碍了CHD的早期诊断与预防措施的有效实施。.通过本项目的研究,取得如下成果:1)通过构建TUBGCP5敲除的诱导多能干细胞(iPSC)模型,我们观察到TUBGCP5影响心肌分化及标志基因表达,并与CHD的发生具有关联性。.2)体外诱导分化TUBGCP5敲除的人胚胎干细胞模型,发现TUBGCP5功能缺失会阻碍血管类器官的正常生成。3)成功构建了15q11.2缺失的小鼠模型,并通过心脏彩超、血液指标、心脏形态与表型观察、组织染色(HE、Masson)、WGA染色等多种实验,全面评估了小鼠模型的心脏功能与形态结构。结果显示,15q11.2+/-小鼠心脏功能减退,心肌细胞形态异常,细胞直径虽小但数量增加。此外,通过心肌细胞原代培养、CTNI、肌节及钙离子信号检测以及膜片钳技术下的电生理记录,我们进一步揭示了15q11.2功能缺失对心肌细胞功能的显著影响。RNA-Seq分析显示,部分差异表达基因与心血管疾病及神经系统相关疾病密切相关,表达上调的前20位基因主要聚焦于糖尿病相关的心血管疾病。同时,行为学测试表明15q11.2+/-小鼠在记忆认知与社交能力上存在障碍,髓鞘特异性基因转录的显著升高提示了15q11.2+/-与认知障碍之间的潜在联系。目前已成功培育出F1代Tubgcp5条件敲除小鼠,正处于扩大繁殖阶段。并已选用心脏特异性Cre工具,将深入探究Tubgcp5缺失对心脏发育的具体影响。4)汇总国内外数据,筛选出19个单纯性先心病相关CNV和568个心脏发育表达的lncRNA。利用E-MTAB-6814数据集构建转录共表达模块,发现12个先心病致病基因与30个CNV-lncRNA高度相关,其中15q11.2缺失区的HSALNG0104472尤为重要。此外,90例APVC核心家系外显子组测序发现97个功能缺失变异,主要影响心脏发育通路,半数先证者携带新发变异,28例涉及神经发育基因,为CHD临床分子诊断提供了数据支持。
DNAH17基因罕见变异在先心病致病中的作用机制及临床诊断价值
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批准号:82272419
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:傅启华
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依托单位:
PTCH1基因调控心脏流出道发育的机制及其在先天性心脏病患者中的突变谱分析
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批准号:81871717
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2018
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负责人:傅启华
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依托单位:
基于序列变异筛选和鉴定先天性心脏病相关lncRNA
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批准号:81672090
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项目类别:面上项目
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资助金额:57.0万元
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批准年份:2016
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负责人:傅启华
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依托单位:
新的先天性心脏病相关基因的鉴定
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批准号:81371893
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2013
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负责人:傅启华
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依托单位:
国内基金
海外基金