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肌萎缩侧索硬化易感基因肌萎缩侧索硬化易感基因研究概况研究概况 中国医学科学院北京协和医学院中国医学科学院北京协和医学院 北京协和医院神经科北京协和医院神经科 李晓光李晓光 崔丽英崔丽英 刘明生刘明生 第六届ALS协作组会议 武汉 2009-3-14 1 李晓光 武汉 2009-3-14 1825-1893 William Osler 1890 首次描述家族性 ALS 1849-1919 Lou Gehrig 使大众注目ALS 1903-1941 Jean Martin Chart 1874 第一次将ALS描述为一种疾病 Rosen (Brown) 1993年首次将家族性ALS定位于SOD1 1994年第一个治疗药物力如太上市 2008年11月美国国会总统布什批准ALS立法登记制度 由NIH，CDC, ALSA 负责登记 2007年NIH启动散发性ALS全基因组关联分析 2 李晓光 武汉 2009-3-14 上、下运动神经元变性上、下运动神经元变性 ALS 3 李晓光 武汉 2009-3-14 力如太 PEG BIPAP 家庭照料 4 李晓光 武汉 2009-3-14 ALS相关主要基因-家族性ALS ClassificationGeneLocalizationInheritanceYear 20% ALS1SOD121q22AD/AR1993 罕见 ALS2ALSin2q33-34AR 罕见 ALS318q21AD 罕见 ALS4SETX9q34AD 罕见 ALS515q12-21AR 5% ALS6FUS/TLS18q21AD2009 罕见 ALS7DCTN1 罕见 ALS8VAPB 2.3% ALS9ANGAD 5% ALS10TARDBP AD2008 罕见 ALS11FIG4AD 罕见 ALS/FTD17qAD 罕见 ALS/FTD9q21-22AD 罕见SGP17 罕见SGP20SGP205 李晓光 武汉 2009-3-14 SOD1基因结构 Exon1Exon2Exon3Exon4Exon5 SOD1蛋白结构 21q22.11 Annu Rev Biochem,2005,74:563-93 SOD1基因位于21q22.11，全长11kb，编码459bp，包 含5个外显子和4个内含子，编码由153个氨基酸组成的 SOD1蛋白。其模式图如下： 6 李晓光 武汉 2009-3-14 q 1993年，美国的Rosen等发现18个ALS家系中有13个家系检测出 SOD1突变 Nature,1993,261:1047-51. q 迄今为止，共发现139种SOD1突变类型 q 大多数是错义突变，少数是无义、插入、缺失突变 .2007 SOD1基因突变 Alanine Valine AAG GTC GTG AAG GCC GTG 丙氨酸 缬氨酸 A4V 只在北美发现 占所有北美发现突变的50% 临床表型几乎一致 GCT GCC AAA GCT GAC AAA Alanine Aspartic acid 门冬氨酸 丙氨酸 欧洲最广泛分布 不同人群有不同的遗传方式 纯合子突变有典型临床表型 D90A 7 李晓光 武汉 2009-3-14 临床表型基因型 典型下运动神经元 受损 A4V.L84V.G93C.D101N 缓慢的病程 G37R.G41D.L144S.L144F 快速进展的病程 A4T.N86S.L106V.V148G 晚期发病 G85R.H46R 早期发病 G37R.L38V.L106V 女性多见 G41D 球部起病 D76Y.V148I.I151T 四肢远端起病 H46R.G93C 外显率低 D90A.I113T 散发性ALS D90A.I113T.G72S.E133del SOD1基因突变型与临床表型 8 李晓光 武汉 2009-3-14 v散发性ALS患者筛查到NFH、EAAT2、NAIP、 angiogeni、 peripherin、HFE、PON1、PON2 和SPG4等基因突变点 vALS患者进行SOD1基因筛查，可加速临床确诊速度 ，并为患者提供预后信息。为筛查新基因之必须。 ALS相关主要基因-散发ALS 9 李晓光 武汉 2009-3-14 肌萎缩侧索硬化肌萎缩侧索硬化SOD1SOD1基因突变检测基因突变检测 q检测中国家族性及散发性ALS患者SOD1基因突变的分布情况 q确定SOD1基因突变频率,与不同国家和地区患者人群比较， 在中国SOD1基因突变人群中发现临床表型的规律性 p142名SALS患者和7个FALS家系16名患者 p所有ALS患者诊断均符合国际Escorial 1998诊断标准 研究对象 10 李晓光 武汉 2009-3-14 家系家系1 1 家系家系2 2 在一个ALS家系的16名成员中，发 现有5名成员存在位于5号外显子 的E133V突变。 E133V 中年起病 快速进展的病程 平均生存时间4/-1年 同时检测一名20岁的年轻男性患者 及其父亲，发现都具有G72C突变。 追溯家族史发现了一个新的家系。 G72C突变 较早起病 迅速进展的病程 生存时间只有1年 11 李晓光 武汉 2009-3-14 v 先证者，女，54岁，左下肢萎缩无力4-5年，伴肌肉跳动，近2-3年右下肢出 现无力，近1年上肢渐出现无力。查体：双上肢肌力V级，肌张力正常。上肢 腱反射对称存在， 双Hoffmann征（+）；左下肢肌萎缩，肌力级（近端） ，左Babinski征（+）；右下肢级，双膝反射存在。肌电图示广泛神经源 性损害 v 其弟弟19，46岁，右下肢萎缩无力10年，蹲下不能自行起立4年，右上肢 萎缩无力2年，左下肢及左上肢萎缩无力1年 v 其哥哥6， 65岁，右下肢萎缩无力12年，渐累及左下肢，蹲下不能起立1 年，否认上肢萎缩无力 v 同母异父的姐姐的女儿17，42岁，右下肢无力2年，萎缩不明显，行走障 碍1年 v 父亲1为非自然死亡，父亲3于60多岁去世，反复追问病史，其母亲因妇 科疾病于46岁时去世 家系 3 12 李晓光 武汉 2009-3-14 家系系谱图 H46R突变 Histidine ATTC CAT GTT ATTC CGTGTTArginine 精氨酸 组氨酸 13 李晓光 武汉 2009-3-14 在142名散发性ALS患者中发现有3名患者存在3种杂合突变 ，均为新的错义突变类型 V29A突变 N86I突变 V47A 结果 4 14 李晓光 武汉 2009-3-14 小结 p 三种突变（V29A、G72C、E133V）临床都有四肢的下运动神经 元受损表现，两年内出现球部症状，有两例(G72C、E133V)因 呼吸衰竭死亡，另一例（V29A）在病程第二年开始使用呼吸机 治疗，至今存活 p N86I突变 19岁男性以舌肌萎缩为首发症状 p G72C突变2005年Stewart等在加拿大家系发现。脊髓起病，发 病年龄和生存时间有很大差异。本家系临床表型一致，较早发 病，迅速进展，生存只有一年 p H46R突变，此家系4名患者均是以单侧下肢无力起病，渐波及 对侧下肢，有或无上肢的受累，进展缓慢。起病年龄分别为36 、40、43、52岁，平均起病年龄为42.76.8 岁，其弟及其兄 的病程分别已达10和12年，生存期限较长。这是首次在我国发 现具有SOD1-H46R突变ALS家系。国际上只有日本人(1993, 2002, 2003)有报道，欧美多年多家中心均未报道此突变，推 测可能为亚裔所特有 15 李晓光 武汉 2009-3-14 突变的分布 N86I 2006年 Modified from Annu Rev Biochem,2005,74:563-93 E133V2006年 V29A2006年 G72C2006年 H46R2007年 V47A2008年 16 李晓光 武汉 2009-3-14 散发ALS全基因关联分析或通路或功能相关芯片筛查 n关联分析 n2-test 17 李晓光 武汉 2009-3-14 SNPs v Genome difference between any two people 0.1% of genome v These differences are Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). v Total number of SNPs in human genome 107 A C C G . . . .A A C AG C C A . . . . T T C GG G T C . . . . A G T C A C C G . . . .A A C AG C C A . . . . T T C GG G T C . . . . A G T C A C C G . . . .A A C AG C C A . . . . T T C GG G T C . . . . A G T C A C C G . . . .A A C AG C C A . . . . T T C GG G T C . . . . A G T C CGG CAA TGA CGG SNPSNPSNP 18 李晓光 武汉 2009-3-14 全基因组关联分析 v美国2007年NIH启动的一个由276名美国 SALS患者以及275名神经系统正常的美国对照 人群的全基因组关联分析。分析数据发现了34个 SNP和增加ALS发病风险显著相关，但经过 Bonferroni修正之后均未达到显著水平 v资料公开 19 李晓光 武汉 2009-3-14 全基因组关联分析 v 荷兰Van es ma对荷兰、瑞典、比 利时及美国等ALS患者进行研究， 爱尔兰Cronin S 同时发现DPP6 中的单核苷酸多态位点与SALS易 感性有关 在1,767例患者和 1,916位健康对 照中P值为 5.04 x 10-8 ，OR 1.30 （CI :1.18-1.43） DPP6为神经元跨膜钾通道A型的 成分之一，功能有待进一步研究 20 李晓光 武汉 2009-3-14 v荷兰Van es ma对荷兰、 瑞典、比利时及美国等ALS 患者进行研究，发现 ITPR2中单核苷酸多态位 点与SALS的易感性有关 ITPR2参与谷氨酸介导的 神经传递，是细胞内钙浓度 主要的调节因子之一，在细 胞凋亡中起重要作用 全基因组关联分析 21 李晓光 武汉 2009-3-14 全基因组关联分析 美国对386例ALS患者 及542例正常对照进行 研究，发现rs6700125 and rs6690993之间的 FLJ10986基因和50个 其他SNP位点与SALS的 易感性有关 22 李晓光 武汉 2009-3-14 v对英国，美国及比利时的782 患者和701个对照进 行SNP筛查 在英国患者中检测出2,336 微卫星标记，并发 现12个热点，其中位于ELP3基因（RNA多聚酶 复合体II的成分之一）内含子10上的D8S1820标 记多态位点的变异可降低患ALS的风险。 全基因组关联分析-英国 Tripathi 23 李晓光 武汉 2009-3-14 研究背景 目前关于SALS的SNP分析研究基本以欧美 人群为主，无亚洲人群资料。 不同性别、地域、种族的人群由于其遗传背 景的不同，有其特征的SNP位点。 目前我国无SALS多态性方面的资料。 研究目的 中国人群中RS6700125、RS 10260404是 否和增加SALS发病风险相关？ 24 李晓光 武汉 2009-3-14 研究方法-PCR-HRM 25 李晓光 武汉 2009-3-14 rs 6700125病例组-HRM非标记探针基因分型图（CC TT CT） 26 李晓光 武汉 2009-3-14 分型标本测序验证-rs 6700125病例组 rs6700125_TT，正向测序图 rs6700125_CT，正向测序图，提示红色T和蓝色C杂合信号。 27 李晓光 武汉 2009-3-14 rs 6700125对照组HRM非标记探针基因分型图（CC TT CT) 28 李晓光 武汉 2009-3-14 rs 10260404病例组HRM非标记探针基因分型图（CC TT CT ） 29 李晓光 武汉 2009-3-14 rs 10260404对照组HRM非标记探针基因分型图（CC TT CT） 30 李晓光 武汉 2009-3-14 31 李晓光 武汉 2009-3-14 32 李晓光 武汉 2009-3-14 v美国麻省总医院LANDERS报告其在1829例散 发性ALS及2250例对照组中检测了288,357个 SNP(1,176,208,203个基因型)，其中美国患 者917例及912例对照，三组欧洲病例（904例 ALS患者及1346例对照），观察易感性、发病 部位、发病年龄及存活等四种表现型。 v发现一个SNP ？和14个月的存活益处相关（ P=0.02）。推断确实存在可影响患者的预后的 遗传性因素，而且了解这一分子机制对减缓病情 进展有重要意义。 33 李晓光 武汉 2009-3-14 伯明翰国际ALS会议 v 荷兰学者VAN 总结ALS全基因组关联研究，系列回顾了众 多和ALS关联性较强的SNP以及FLJ10986、ITPR2、 DPP6等ALS易感基因。针对目前各国研究结果重复性差 ，结论相反的原因及存在的问题提出发表阴性结果，在相 对孤立的人群重复结果等措施。 v