TBXAS1基因導致遺傳性多發性骨軟骨瘤的致病機制研究

《TBXAS1基因導致遺傳性多發性骨軟骨瘤的致病機制研究》是依託上海交通大學，由李牛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：TBXAS1基因導致遺傳性多發性骨軟骨瘤的致病機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李牛
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

遺傳性多發性骨軟骨瘤（HME）是一種較常見的良性骨腫瘤，多呈常染色體顯性方式遺傳，部分患者可惡變為軟骨肉瘤。目前已知大部分的HME是由EXT1和EXT2基因突變引起的，但仍有約15%的患者無法明確致病基因。課題組前期利用全外顯子組測序技術，成功在三個EXT1/EXT2突變陰性的HME家系中鑑定到了新的候選致病基因“血栓素A合成酶”（TBXAS1）。TBXAS1基因表達於成骨細胞、破骨細胞及軟骨細胞，參與軟骨的發育過程，但其具體功能不清。本項目擬運用免疫螢光、雷射共聚焦、Western blot、Co-IP及ChIP等技術方法，研究TBXAS1基因在軟骨細胞增殖/分化中的具體作用及其對下游信號通路的調控，從而初步闡明TBXAS1基因在HME發生髮展中的作用及分子調控機制。本研究將從TBXAS1這個新視點為進一步揭示HME的致病機制奠定基礎，為尋求新的治療靶點提供實驗依據。

結題摘要

遺傳性多發性骨軟骨瘤（hereditary multiple exostoses, HME）又稱為遺傳性多發性外生骨疣，是一種較常見的良性骨腫瘤，但亦有5％的患者可惡變為軟骨肉瘤。本項目前期在三個HME家系（EXT1/EXT2檢測陰性）中，利用全外顯子組測序技術成功鑑定到血栓烷A合成酶（thromboxane A synthase 1, TBXAS1）基因的變異（c.826C＞T,p.R276W；c.859C＞T, p.R287*；c.1176delC,p.Y393fs*5）。經遺傳生物信息學分析，確認TBXAS1是HME的候選致病基因。本項目通過構建TBXAS1野生型和突變型表達載體，進行體外功能研究，分析TBXAS1突變對TBXAS1表達和酶活性的影響；通過ITS誘導分化建立ATDC5細胞軟骨分化模型以及斑馬魚Tbxas1低表達模型，研究TBXAS1對軟骨細胞增殖和分化的影響。研究發現p. R276W不影響蛋白表達但顯著降低TBXAS1的酶活性，證實TBXAS1通過功能喪失（loss of function, LOF）方式致病。在ITS誘導ATDC5細胞分化的不同時間點Tbxas1表達持續下降，提示TBXAS1的缺乏可能促進軟骨細胞的分化。進一步敲低Tbxas1後發現軟骨細胞的增殖受到抑制，但其分化程度進一步增加；斑馬魚中敲低Tbxas1導致頭部因軟骨細胞體積變大且呈異常的團狀變大導致的軟骨形態異常；這些結果表明TBXAS1缺乏引起的軟骨細胞過度分化成熟並肥大化是HME發生的病理基礎。通過進一步檢測RANK-RANKL-OPG信號通路成員表達水平發現減少Tbxas1的表達可促進Opg水平增加，同時降低RANK/RANKL的表達水平。該研究證實TBXAS1突變導致HME的分子基礎為OPG/RANK-RANKL比例失衡，導致軟骨細胞增殖/分化調控失衡。該研究闡明了TBXAS1作為HME的新致病基因的分子致病機制，將進一步提高HME的分子診斷水平。此外，該研究還表明作用於OPG-RANK-RANKL信號通路藥物在TBXAS1突變導致的HME治療中具有潛在套用價值。