小鼠动物模型在先天性小耳畸形研究中的应用和小耳畸形家系遗传学分析
目的 将Prkra小耳(lear)小鼠动物模型用于先天性小耳畸形的研究，探讨其作为动物模型在小耳畸形研究中的应用。将Bmp5短耳小鼠动物模型用于先天性小耳畸形的研究，探讨其作为动物模型在小耳畸形研究中的应用。人类小耳畸形是一种先天性的耳畸形，可受遗传和环境因素的影响，目前对其发病机制尚不清楚，我们希望通过测序分析小耳畸形患者的基因组信息，了解已知致病基因的突变与小耳畸形的关系，并进一步了解已知致病基因的突变与小耳畸形的关系。 方法 1.繁育Prkra小耳(lear)小鼠十只孕鼠，取胎龄在14.5天胎鼠尾进行的Sanger法测序，应用耳廓畸形和耳廓正常40天子鼠对比进行骨骼阿利新蓝染色。 2.Bmp5短耳(se)小鼠的Sanger法测序和Bmp5短耳(sc)小鼠骨骼阿利新蓝染色方法同Prkra小耳(lear)小鼠。 3.本研究第三部分采用全基因组测序(WGS)技术，测序技术主要针对一对2岁同为右侧小耳畸形双胞胎姐妹的基因组进行测序分析，再应用第一代Sanger测序技术验证。 4.本研究第四部分采用人类全外显子测序(WES)技术分析一个先天性小耳畸形遗传家系，再应用第一代Sanger测序技术验证。 结果 1.Prkra小耳(lear)小鼠一般特征表型为纯合小鼠耳廓较同胞正常明显小。突变位点在2号染色体76，643，218bp(GRCm38)上的G向A的突变，位于第3外显子之后，很可能破坏了前mRNA的RNA剪接。染色小鼠骨骼整体发育较小。 2.Bmp5短耳(se)小鼠特征表型为纯合小鼠耳廓较同胞正常明显小，自发突变:Bmp5点突变位置在外显子2倒数第7个碱基，碱基由C突变为T，在氨基酸208处产生一个终止密码子，该突变属于无义突变，无义突变使Bmp5突变基因的产物BMP5蛋白质失活。染色小鼠骨骼发育异常。 3.我们应用全基因组测序(WGS)技术在双胞胎姐妹BMP5基因中发现了一个罕见新的突变(exon4∶c.833-4C＞G)，BMP2基因也有一个新的突变(exon2∶c.332G＞T∶P.S111I)，并且再应用第一代Sanger测序技术验证证实BMP5基因和BMP5基因点突变的存在。 4.发现该小耳畸形遗传家系共有10位成员发现在FGF3基因存在罕见新的杂合突变位点(exon1∶c.169C＞T)，其中4位成员有小耳畸形表型，我们认为FGF3基因突变位点是导致该家系先天性小耳畸形的致病基因突变位点。导致该家系小耳畸形新发现的FGF3基因第一外显子位点突变属于杂合无义突变(exon1∶c.169C＞T)。该家系中FGF3基因突变位点所有均为杂合突变，在FGF3基因突变的家庭成员中，外耳未受影响的家族其他成员表现为不完全外显。 结论 1.Prkra小耳(lear)小鼠纯合突变的小鼠模型可以完全适用于人类先天性小耳畸形的发病机制和外耳发育机制的合适动物模型。Prkra小耳(lear)小鼠突变模型也是适用于人类先天性小耳畸形的发病机制和外耳发育机制的合适动物模型。 2.Bmp5短耳(se)小鼠纯合突变的小鼠模型可以完全适用于人类先天性小耳畸形的研究，Bmp5短耳(se)小鼠突变模型是研究先天性小耳畸形发育机制的优质动物模型。 3.我们的研究进一步证明了全基因组测序(WGS)在全基因组范围内发现与小耳畸形相关的新突变，并扩展了BMP5基因的突变谱，而且我们的数据提示BMP2可能是另一个与小耳畸形及颌面部发育障碍的致病基因。 4.FGF3基因是该家系唯一符合孟德尔遗传基本定律的小耳畸形致病突变基因，我们认为该罕见的杂合FGF3基因突变位点可导致单纯性小耳畸形，这是首次发现FGF3基因杂合突变与人类单纯小耳畸形的关系，并有助于我们了解FGF3基因在胚胎发育中对外耳发育的关键调控作用。
先天性小耳畸形;BMP5基因;BMP2基因;FGF3基因;家系遗传学
中国医学科学院北京协和医学院
博士
整形外科学
蒋海越
2019
中文
R764.7;R-332
2020-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）