利用外显子测序技术发现三种基因突变

2012-07-10

利用外显子测序技术,发现了三种基因的突变会引发癌症,巨脑症,痫,自闭症等多种失序症,对于这些突变的深入研究将有助于研究人员了解儿童多种疾病的分子机理.

来自西雅图儿童医院，芝加哥大学等处的研究人员发表了题为“De novo germline and postzygotic mutations in AKT3, PIK3R2 and PIK3CA cause a spectrum of related megalencephaly syndromes”的文章，利用外显子测序技术，发现了三种基因的突变会引发癌症，巨脑症，痫，自闭症等多种失序症，对于这些突变的深入研究将有助于研究人员了解儿童多种疾病的分子机理，相关成果公布在Nature Genetics杂志上。

领导这一研究的是西雅图儿童医院遗传学家的William B Dobyns，他表示，“这项重要的发现不仅为了解某些脑部畸形提供了新信息，而且更重要的是，这也为如何寻找影响儿童的一些轻疾病及条件性疾病提供了线索”。

这三种基因突变分别来自AKT3, PIK3R2 和 PIK3CA，这些存在于所有人体内的基因具有的意义，比如4月份来自哈佛大学的研究人员发现仅仅大脑组织的突变可引起侧巨脑症(HMG)，这种侧巨脑症也就是一半大脑增大以及功能失调，最终导致智障以及严重癫痫症，其中一种关键的基因就是AKT3基因。

另外还有PIK3R2和PIK3CA基因是是已知的癌症相关基因，PIK3R2能使癌症更具攻击性，还有研究曾发现30%患有直肠癌和胃癌的人都会发生不同程度的PIK3CA基因病变，患乳腺癌和肺癌的人发生基因病变的可能性略小，但也存在。

而在最新这项研究中，研究人员发现这三种基因的突变与多种疾病相关，包括癌症，脑积水，癫痫，孤独症，脉管性疾病，皮肤生长异常等。这为科学研究提供了几点重要线索，也能用于医学应用。

首先研究人员发现了在受孕的那一刻，遗传信息其实并没有完全确定，之前曾有研究发现了怀孕后的遗传物质变化，但是这被认为相当罕见。其次这项人类疾病的遗传成因研究，包括发育失序疾病的研究，也许也直接用于临床治疗。

这项研究迈开了解决慢性儿童疾病背后奥秘的第一步，也是关键的一步，Dobyns表示，“比如说，患有癌症的患儿并没有脑部畸形，但是他们也许具有某些轻微的症状，还未被发现。医生和研究人员现在就能更进一步分析这些基因，了解其中的成因，寻找答案。”

这项研究采用的是外显子测序方法，外显子是基因组中具有功能性的部分，影响着表型，目前虽然外显子技术在逐渐进步，但是还是存在一些限制，遗传学者Ricki Lewis曾谈及了十个限制：

1. 一些外显子藏在染色体末端的重复区域内，无法被外显子测序所检测。

2. 线粒体基因中的突变。

3. 结构变异，如易位或倒位，这种变异移动或翻转DNA，但不会改变碱基序列。

4. 三倍重复疾病，如亨廷顿病和脆性X综合征。这些突变不影响DNA碱基序列。

5. 其他拷贝数变异也在视线范围之外，因为它们不改变序列，但增加疾病风险。

6. 内含子中的基因。例如，与阿尔茨海默病风险相关的apoE4基因中的突变就是将内含子中的一部分插入了蛋白。

7. “单亲二倍体”。细胞中含有来自同一亲本的两个相同的染色体或染色体片段。事实上，1988年的一个单亲二倍体病例导致了囊性纤维化基因的发现。

8. 调控序列。例如，miRNA中的突变通过沉默多个基因而致癌，但是编码多个miRNA的DNA在内含子上，因此无法检测。

9. 基因之间的相互作用。例如，有一个孩子患有严重的脊髓性肌萎缩症，其中一个异常蛋白缩短了运动神经元的轴突，而他的一个哥哥也患有同种疾病，但症状较轻，因为第二个基因的变异体延伸了轴突。

10. 表观遗传学改变。环境因素可能阻止DNA的甲基化，从而独断某些基因的表格。

利用外显子测序技术发现三种基因突变

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