一項(xiàng)為期8年的基因狩獵成功地為國(guó)家人類基因組研究所的研究人員研究了遺傳性出血性疾病灰質(zhì)血小板綜合癥(GPS)。研究人員發(fā)現(xiàn)NBEAL2基因突變導(dǎo)致GPS。

該研究發(fā)表于2011年7月17日早期在線期刊“ 自然遺傳學(xué)”，是該組在一年內(nèi)的第二份出版物，經(jīng)過(guò)近十年的研究和國(guó)際合作，確定了該病的DNA代碼。患有這種疾病的患者。“尋找GPS基因是提高我們對(duì)某些細(xì)胞器如何形成的認(rèn)識(shí)的重要一步，”主要作者M(jìn)eral Gunay-Aygun醫(yī)學(xué)博士說(shuō)，他是NHGRI的臨床醫(yī)生，也是巴爾的摩約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)兒科的副教授。

血小板具有兩種主要的細(xì)胞器-α-顆粒和δ-顆粒。α-顆粒儲(chǔ)存形成止血的血凝塊所需的蛋白質(zhì)。GPS的特征在于不存在α-顆粒及其內(nèi)容物，其在患有這種病癥的患者中產(chǎn)生出血性疾病。該綜合征的名稱來(lái)源于光學(xué)顯微鏡圖像中血小板的灰色外觀，因?yàn)槿狈κ寡“宄尸F(xiàn)正常紫色的α-顆粒。

GPS是一種進(jìn)行性疾病，通常在患者出血和血小板計(jì)數(shù)低時(shí)檢測(cè)到。該疾病還會(huì)導(dǎo)致骨髓中的瘢痕組織和脾臟腫大。GPS中的出血傾向通常是輕度至中度，但是由于出血導(dǎo)致死亡，特別是在血小板計(jì)數(shù)降低甚至更多的疾病的晚期階段。

該研究的首席研究員Gunay-Aygun博士于2004年推出了NIH協(xié)議，并從全球15個(gè)家庭招募了26名GPS患者。第一次嘗試定位GPS基因涉及遺傳連鎖分析來(lái)自招募NIH的患者的DNA。連鎖分析將GPS基因的位置縮小到3號(hào)染色體上的大區(qū)域，該區(qū)域由所有家庭的受影響個(gè)體共享。去年，該小組在Blood雜志上發(fā)表了一篇論文，報(bào)告了繪圖結(jié)果，并詳細(xì)描述了該疾病的臨床特征和自然病史。

2010年的研究基于來(lái)自14個(gè)家庭的25名患者的數(shù)據(jù)，詳細(xì)描繪了包括GPS基因在內(nèi)的地圖，該基因已被縮小到3號(hào)染色體上197個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因的區(qū)域。在當(dāng)前的出版物中，研究人員通過(guò)全外顯子組測(cè)序?qū)BEAL2基因進(jìn)行歸零，這種方法可解碼含有蛋白質(zhì)編碼基因的1-2%基因組。測(cè)序和分析在NIH內(nèi)部測(cè)序中心(NISC)進(jìn)行，由NHGRI施用。

“在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，我們對(duì)可用技術(shù)進(jìn)行了調(diào)整，逐漸接近尋找基因。全外顯子組測(cè)序使我們能夠排除大量基因并最終將NBEAL2鑒定為GPS基因。” Gunay-Aygun博士是NHGRI醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)分會(huì)的成員，其主要研究重點(diǎn)是以細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器結(jié)構(gòu)異常為特征的疾病。在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮管家作用的受損細(xì)胞器，包括溶酶體，可能會(huì)導(dǎo)致白化病，出血，肺損傷和神經(jīng)系統(tǒng)問(wèn)題等癥狀，具體取決于特定疾病。

“即使它是相對(duì)罕見(jiàn)的，GPS也是血液學(xué)家中眾所周知的疾病，因?yàn)榛镜娜毕菔侨绱嗣鞔_，”Gunay-Aygun博士談到1971年首次描述的疾病。“Alpha顆粒，最豐富血小板中的細(xì)胞器缺失。我們了解NBEAL2蛋白在血小板中的功能可能有助于我們了解細(xì)胞器在其他細(xì)胞類型中是如何形成的。“

盡管早期熱衷于在實(shí)驗(yàn)室中找到負(fù)責(zé)GPS和長(zhǎng)夜測(cè)序基因的基因 - 博士。Gunay-Aygun的期望被放棄了。“這個(gè)項(xiàng)目好像很多次運(yùn)氣不好，”她說(shuō)。但是，根據(jù)Gunay-Aygun博士的說(shuō)法，堅(jiān)持不懈得到了回報(bào)。

最初，該團(tuán)隊(duì)使用傳統(tǒng)的DNA測(cè)序方法對(duì)該地區(qū)30多個(gè)選定的候選基因進(jìn)行了測(cè)序，但未發(fā)現(xiàn)任何令人信服的突變。試圖對(duì)NISC區(qū)域內(nèi)的所有基因進(jìn)行測(cè)序，排除了75%的目標(biāo)區(qū)域。隨后的全外顯子組測(cè)序未鑒定突變但顯著減少基因數(shù)量。

研究人員通過(guò)對(duì)剩余的難以測(cè)序的基因進(jìn)行最后一輪分析，最終確定了NBEAL2的突變。NBEAL2是一個(gè)包含52個(gè)外顯子的大基因。NHGRI副研究員Marjan Huizing博士說(shuō)：“它并不是在實(shí)驗(yàn)室中手動(dòng)排序。” 盡管存在困難，但研究人員在該研究的15個(gè)GPS家族中發(fā)現(xiàn)了突變。“這些是不同的突變，但它們都會(huì)損害蛋白質(zhì)的功能，”Huizing博士說(shuō)。

研究人員才開(kāi)始探索NBEAL2蛋白的功能，并注意到其組成與Chediak-Higashi綜合征(另一種細(xì)胞器病癥)中有缺陷的蛋白質(zhì)相似。“Chediak-Higashi綜合征基因在10多年前被鑒定出來(lái)，其功能尚未完全了解，”Gunay-Aygun博士說(shuō)。“確定蛋白質(zhì)的確切功能有時(shí)需要很長(zhǎng)時(shí)間。”

Gunay-Aygun博士希望對(duì)GPS中潛在的細(xì)胞生物學(xué)缺陷的研究將有助于我們對(duì)細(xì)胞器如何形成的整體理解，并導(dǎo)致治療這些疾病的新策略。