王磊、桑庆团队发现人类卵子成熟障碍新致病基因并探索了干预策略

发表时间:2020-06-03  |  阅读次数:138次  |  字体大小 [ ]

       2016年,王磊团队在《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)上首次发现人类卵子MI期成熟阻滞为新孟德尔显性遗传病、发现了第一个突变基因TUBB8并阐明了作用机制。虽然TUBB8突变能解释30%左右的卵子MI期阻滞患者,但仍有大量患者原因不明,表明存在其他新致病基因。

       2020年5月29日,我院王磊教授、桑庆副研究员,联合国内多家生殖中心在国际著名遗传学杂志《美国人类遗传学杂志》(The American Journal of Human Genetics)上在线发表了文章《TRIP13基因错义突变引起女性不孕及卵子成熟期阻滞》(“Bi-Allelic Missense Pathogenic Variants in TRIP13 Cause Female Infertility Characterized by Oocyte Maturation Arrest”)。研究发现了导致人类卵子MI期阻滞的第二个突变基因TRIP13(第一个突变基因为团队于2016年发现的TUBB8),并发现了不同的隐性突变类型导致完全不同的两种疾病(纯合无义突变引起Wilms tumor,纯合/复杂合错义突变引起女性不孕及卵子MI期阻滞)。同时针对患者突变卵子进行了非基因编辑的分子干预,逆转了疾病表型,为未来患者的基因治疗奠定了基础。

       在本研究中,团队成员在四个卵子MI期阻滞家系中发现了TRIP13基因的不同纯合/复杂合错义突变 (图1)。TRIP13基因编码产生AAA+-ATPase蛋白,先前研究显示其在减数分裂染色体配对重组中发挥重要作用,也是有丝分裂纺锤体检验点的关键成员。

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 图1 在四个卵子MI期阻滞家系中发现了TRIP13基因的不同纯合/复杂合错义突变

       研究人员在细胞系及患者永生化细胞中,发现突变降低TRIP13及其下游HORMAD2的表达,可解释减数分裂阻滞表型。患者永生化细胞的染色体分离未有明显异常说明有丝分裂不受影响。

       2017年,英国研究者发现TRIP13的纯合无义突变及纯合剪切突变导致Wilms tumor(Nat Genet,2017),同时突变患者永生化细胞中的染色体分离出现异常。本研究中TRIP13的纯合错义/复杂合突变患者仅存在生殖异常,且纯合错义突变患者永生化细胞中的染色体不存在异常。这些证据表明,TRIP13不同突变类型会引起蛋白剂量差别,导致其在减数分裂与有丝分裂中的差异作用,最终导致不同疾病的发生。此外,给予一名突变患者的卵子体外注射一定剂量的野生型TRIP13 cRNA,可使卵子成功排出第一极体 (图2)。从而为未来开展临床患者的基因治疗奠定了基础。

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图2  给予一名突变患者的卵子体外注射一定剂量的野生型TRIP13 cRNA,可使卵子成功排出第一极体

       王磊教授及桑庆副研究员为本论文的共同通讯作者。复旦大学生物医学研究院博士后张治华,上海交通大学附属第九医院院生殖中心李斌、上海集爱遗传与不育诊疗中心伏静、上海交大附属国际和平妇幼保健院李蓉医生、江苏省人民医院生殖中心刁飞扬医生、沈阳菁华医院生殖中心李彩虹医生为共同第一作者。研究也得到了上海集爱遗传与不育诊疗中心孙晓溪主任、上海交大附属第九人民医院生殖中心匡延平主任及上海巴斯德研究所梁晓珍研究员的帮助及支持。

       近年来,王磊、桑庆团队联合其他研究者目前已发现了人类早期生殖过程中的4种新孟德尔疾病,9个新致病基因并明确了部分基因的致病机制。成果相继发表于N Engl J Med (2016), Science Transl Med (2019), Am J Hum Genet (2016, 2017, 2018, 2020)等国际高水平杂志,为相关患者的遗传咨询及实现辅助生殖中的精准医学实践奠定了基础。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2020.05.001

 


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