论文部分内容阅读
颅内基底节钙化（Intracranial basal ganglia calcification）是一种以大脑双侧基底节或其他的部位发生钙化为特征的神经系统疾病,该疾病患者在临床上可表现为帕金森、记忆力下降、癫痫、精神异常和头痛等症状,其遗传方式多数为常染色体显性,少数为常染色体隐性,具有遗传异质性。颅内基底节钙化也与干扰素-α/β信号上调相关联,它们都为一类被命名为孟德尔自身炎性疾病的临床特征,特别是在Aicardi-Goutie’res syndrome（AGS）和 spondyloenchondromatosis（SPENCD）这两种自身炎症疾病中尤为明显。在本研究中我们采集一个来自中国湖南的近亲结婚家系,家系的先证者自幼时起常会有癫痫发作的症状,且在一次癫痫发作中去世。先证者还有两个妹妹一个弟弟,其中两个妹妹和先证者一样自小都有癫痫的临床表型,而其弟弟和父母则表现正常。CT扫描结果发现三个患有癫痫的孩子均有基底节钙化的症状,家系内的正常人没有此症状,而且对患者身体的其他生化检查结果均正常,故医生将其诊断为基底节钙化症。为了克隆该家系的致病基因,我们采用一代测序和二代测序相结合的方法。首先我们通过一代Sanger测序,发现已报道的三个基底节钙化致病基因SLC20A2、PDGFRA、PDGFB在本家系中并没有突变。然后通过对两个患病孩子及其健康的母亲全外显子组测序,我们发现在患病的孩子身上有一个ISG15基因的无义纯合突变,而在正常的孩子和父母身上则是杂合突变,且在公共数据库或者其他1,500名个体的内部WES数据中并没有报道过此突变。此突变位于ISG15基因的2号外显子:c.163C>T/163C>T（p.Gln 55*/Gln 55*;星号表示终止突变）。通过对ISG15基因突变位置的保守性分析,我们发现该突变所编码的氨基酸在物种进化中高度保守。另外通过对家系内患者和正常人以及家系外100个正常人个体进行突变位点测序分析,发现所有正常人均不携带该基因突变,因此确定该疾病与突变是共分离的,从而推测该基因突变可能为致病的突变,而该基因则可能是新的致病基因。同时,我们通过合作者找到的来自伊朗和土耳其近亲结婚的家系,这两个家系的患者患有孟德尔分枝杆菌易感性疾病,也检测到ISG15基因的纯合突变,且都属于功能丧失型的突变,分别为 c.379G>T/379G>T（p.Glu127*/Glul27*;星号表示终止突变）和c.336337insG/336337insG（p.Leu114fs;fs表示移码突变）,经CT扫描后发现两个家系的患者脑部也有基底节钙化的症状,这进一步证实ISG15是新的致病基因。我们与合作者的研究表明ISG15基因缺陷患者在细胞学、免疫学以及在临床表型上表现出异常的干扰素-α/β（Interferon α/β,IFN-α/β）免疫信号增强症状。我们研究发现由于患者的细胞内缺乏ISG15蛋白,从而导致细胞内IFN-α/β信号的负调节因子USP18的快速降解,造成IFN-α/β信号响应不受抑制的增强和扩大。因此在人体的细胞内ISG15不仅在抗病毒免疫方面发挥作用,而且还可以作为IFN-α/β信号反应中的关键负调节因子。对于人来说,细胞内的ISG15蛋白是IFN-α/β诱导产生的,却并不总是充当ISG化依赖的抗病毒免疫反应的底物,也用于确保USP18依赖的IFN-α/β反应调节,从而预防IFN-α/β信号反应过度引起自身炎症反应。在本研究论文中我们进一步研究发现,将人的神经小胶质细胞中的ISG15基因表达敲低之后,我们观察到细胞表现出典型的去分化形态,而且检测发现细胞内白细胞介素-1β（interleukin 1β,IL-1β）表达量显著升高,后续的研究表明ISG15可能通过NF-κB-炎症小体途径负向调控IL-1β的生成,而IL-1β作为一种强致炎因子,过多的表达会导致炎症的发生,尤其在脑部发生的炎症反应与神经退行性疾病紧密相关。且本研究患者的症状与自身炎症疾病:Aicardi-Goutieres syndrome和spondyloenchondrodysplasia临床和细胞学表型极为相似。总之,本研究发现了一个新的致病基因ISG15,并与美法等国专家合作解析了其致病分子机制,在前期的研究工作发表后,我们进一步研究发现ISG15是炎症因子IL-1β和IL-18分泌的负调控因子,本研究有助于为我们临床诊断和疾病的预防提供新的理论基础,为治疗疾病提供有效的药物靶点。