项目文章Molecular Medicine | 靶向代谢组协助诊断遗传性胆汁淤积症
2021-12-27
中科新生命
1704
胆汁酸转运体对于通过驱动胆汁流动来维持胆汁酸动态平衡至关重要。一些小管膜胆汁酸外流转运体的缺乏或减少可损害肝脏的胆汁流动，导致胆汁淤积，造成肝损伤，其特征是血清和肝脏中胆汁酸和肝酶水平升高。胆汁淤积可归因于多种致病因素，包括遗传性和获得性胆汁形成障碍。
2021年9月29日，第三军医大学西南医院柴进教授团队在Molecular Medicine（IF=12.1）发表了题为“A homozygous R148W mutation in Semaphorin 7A causes progressive familial intrahepatic cholestasis”的论文，本报告在全球范围内，首次描述了一例由人SEMA7AR148W纯合突变引起的一种新型遗传性肝内胆汁淤积症（PFIC）患者的临床特征以及可能的治疗方法。中科新生命参与了本研究中靶向胆汁酸检测工作。
1. 筛选候选致病基因
研究者收治的1例女性婴儿患者临床表现为血清ALT、AST和TBA水平升高，经过相关检查后排除目前任何已知的肝病，推测病因与胆汁形成的基因突变有关。通过全基因组测序（WGS）首先发现钠/牛磺胆酸盐共转运多肽(NTCP/SLC10A1)的纯合子突变(p.S267F)。NTCP是一种位于肝细胞基底膜的BA摄取转运蛋白，其功能缺失突变(p.R252H)可导致高胆汁血症，但通过小鼠模型验证后发现该基因并不会引起肝损伤和高胆血酸症。
重新使用多种分析模型对WGS数据进行挖掘，鉴定出SEMA7A基因的一个预测错义变体(纯合p.R148W)，并通过Sanger测序对突变进行了确认。对该蛋白结构进行建模分析，发现该突变位点可能会对SEMA7A蛋白功能产生影响。
候选致病基因筛选
2. 小鼠模型验证临床表型
SEMA7AR148W纯合子小鼠在4周和8周龄时，血清中ALT、AST和TBA水平均高于年龄匹配的WT和杂合子小鼠，这一表现与突变患儿类似。此外，在SEMA7AR148W纯合子中，肝组织学评估显示肝细胞的水变性显著高于WT和杂合子。
3. SEMA7AR145W纯合子突变致病机制
靶向胆汁酸检测分析表明，SEMA7AR148W纯合子小鼠肝脏中主要结合胆汁酸、牛磺胆酸、牛磺酸水杨酸、牛磺酸鹅去氧胆酸和牛磺酸猪去氧胆酸的含量明显高于WT纯合子小鼠。从蛋白表达水平看，胆汁酸外排转运蛋白BSEP和MRP2表达明显降低，但相对的mRNA没有发生下调，这说明这两种蛋白受到翻译后调控。
以夹层培养法进行培养的原代小鼠肝细胞中，SEMA7A_WT或SEMA7A_R148W构建体以剂量依赖的方式转染小鼠肝细胞后，BSEP和MRP2蛋白水平出现显著降低。此外，当同样数量的DNA被转染到这些细胞中时，研究者观察到SEMA7A_R148W构建体转染的细胞比SEMA7A_WT构建转染的细胞有更大的减少。这些结果表明，SEMA7AR145W突变降低了肝脏BSEP和MRP2的蛋白表达，导致肝内胆汁淤积。
相关mRNA及蛋白表达量检测
4. 给予UDCA和膳食补充剂谷胱甘肽干预儿童患者肝功能异常
患儿最初给予UDCA和GSH作为经验性治疗。引人注目的是，治疗2周后，患者的血清ALT和AST水平显著恢复到正常水平，血清TBA水平显著降低。当治疗停止时，她的血清ALT、AST和TBA水平又恢复到异常高的水平。有趣的是，减半剂量的治疗也能够维持血清ALT和AST的正常水平，并降低血清TBA水平。总而言之，数据显示UDCA和GSH联合治疗显著改善了这种新型PFIC患者的异常肝功能。
治疗过程中患儿指标变化
研究者团队报道了一例患有遗传性胆汁淤积症的女性婴儿病例，通过全基因组测序（WGS）发现其SEMA7A(p.R148W)基因纯合突变，血清中丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和总胆汁酸(TBA)水平升高。研究者利用带有纯合子突变的遗传小鼠模型重现了临床表型，并通过服用熊去氧胆酸(UDCA)和膳食补充剂谷胱甘肽(GSH)改善了患儿的肝功能。
