应用高通量测序研究儿童血液系统疾病发病机制

应用高通量测序研究儿童血液系统疾病发病机制研究目的范可尼贫血是一种罕见的遗传性疾病,临床特征是造血功能衰竭,多发性先天畸形,易患恶性肿瘤,患者细胞对DNA交联剂如丝裂霉素C(mitomycinC,MMC)异常敏感。目前已发现15个FA易感基因,均参与维持基因组稳定性功能途径。但1/3患者没有已知FA易感基因变异,而基因敲除小鼠模型并没有明显的FA疾病表型,暗示FA存在新的易感基因以及可能是多基因协同遗传疾病。本实验主要研究范可尼贫血易感基因突变和阐明基因之间的协同作用机制与骨髓造血衰竭发生的关系。研究方法采用IlluminaHiSeq2000测序仪,对临床确诊的5例范可尼贫血患者及其父母进行双末端50×全外显子组测序,运用生物信息学手段分析全外显子组点突变、插入、缺失,通过与人类基因组数据库对比分析发现范可尼贫血患者易感基因的突变,通过与父母外显子组序列对比分析发现生长发育过程中新发的基因突变。将高通量测序与传统分子生物学、细胞生物学、动物模型等研究相结合,最终阐明基因之间的协同作用机制与骨髓造血衰竭发生的关系。实验结果5例患者经临床表现、外周血彗星实验、MMC实验确诊为范可尼贫血。通过对5例患者全外显子组测序数据分析发现每一例患者在已知的15种范可尼贫血易感基因上都有单基因或多基因突变,突变类型包括单碱基突变(错义突变和无义突变)或插入缺失(移码突变),单碱基突变包括纯合突变、杂合突变、复合杂合突变(一条基因上有多个突变位点),造成蛋白翻译错误或终止。FA易感基因的突变类型及方式各不相同,突变数目不一,与临床表现及严重程度没有相关性,推测易感基因突变引起引起FA的机制是复杂的。如患者WFY在多个FA相关基因发生突变,在FANCA和BRCA2基因上发生了纯合突变,在FANM基因发现符合杂合突变。而患者WSW仅在FANCA基因发现杂合的GG碱基缺失,引起移码突变,通过与父母的外显子数据对比分析发现这个基因突变来自于父亲,但其父亲没有FA临床表现,推测其有未知的基因突变。除FA易感基因外,通过与数据库中基因序列进行比对,并除去由父母中遗传到的SNP,每例患者均发现137-170个新发的基因突变,某些基因突变为多个患者所共有,因此FA患者因DNA交联修复缺陷在后天发育成长过程中不断累积突变。通过KEGG网络调控分析分析结果发现范可尼贫血突变基因不仅涉及各种合成代谢通路、凋亡通路、泛素化通路,而且与多条信号通路相关：钙离子信号通路、WNT信号通路、Notch信号通路、胰岛素信号通路、B细胞受体信号通路、mTOR信号通、MAPK信号通路、VEGF信号通路和T细胞受体信号等。结论1)FA易感基因的突变类型及方式各不相同,突变数目不一,与临床表现及严重程度没有相关性。2)每例患者均发现137-170个新发的基因突变,某些基因突变为多个患者所共有,因此FA患者因DNA交联修复缺陷在后天发育成长过程中不断累积突变。3)范可尼贫血突变基因影响多种合成代谢通路、凋亡通路、泛素化通路等。研究目的鉴定混合谱系白血病中未知的MLL融合基因,研究MLL融合基因和协同致病基因引发白血病的作用机制研究方法流过流式细胞仪分选患儿白血病细胞,通过全基因组测序、全转录组测序和表观遗传学修饰研究,系统研究这一对同卵双生儿童的遗传差异及表观遗传影响,从中寻找急性白血病发生中能够和MLL基因染色体易位相互协同的基因组突变。通过PCR测序验证结果的准确性,并在较大样本的急性白血病病人中进行验证。将得到的可能与白血病发病有关基因进行基因敲除、RNA干扰、动物模型构建等功能验证,最终确定其在白血病发生发展中的作用。结果患者综合临床表现、骨髓形态学、流式白血病免疫分型和FISH等结果明确诊断为11q23/MLL急性髓系白血病。STR-PCR分析鉴定确定两姐妹为同卵双胞胎。通过SOLID双端全基因组测序和Solexa双端全转录组测序,应用生物信息学分析软件,患病双胞胎姐姐基因组和转录组分析得到MLL-NRIP3和NF1-AARSD1两个融合基因,MLL-NRIP3有3种剪接变异体,而健康妹妹没有分析到融合基因。将姐姐和妹妹的基因组遗传与数据库数据比较及相互比较,发现23个基因突变。按突变类型分,其中1个为无义突变,4个为剪切位点突变,18个为错义突变。按突变方式分,5例为纯合突变,18例为杂合突变。结论1)患者综合临床表现、骨髓形态学、流式白血病免疫分型和FISH等结果明确诊断为11q23/MLL急性髓系白血病。2)患病双胞胎姐姐基因组和转录组分析得到MLL-NRIP3和NF1-AARSD1两个融合基因,MLL-NRIP3有3种剪接变异体,而健康妹妹没有分析到融合基因。将姐姐和妹妹的基因组与数据库及两者相互比较,发现23个基因突变。研究目的鉴定家族性x连锁遗传性铁粒幼细胞性贫血致病基因研究方法对已知基因进行外显子测序及表达分析,分析是否有突变。若已知基因未检测到突变,则通过对家族中2例患者进行全基因组测序寻找共同的突变基因,将得到的突变基因在未进行测序的2例患者中及明确基因携带的4例携带者中验证。确定突变基因后,进行功能验证。