现代遗传学 剂量效应.pdfVIP

7q11.23dosage-dependentdysregulationinhumanpluripotentstemcellsaffects

transcriptionalprogramsindisease-relevantlineages

在人体多功能干细胞中的7q11.23剂量依赖性失调会影响疾病相关谱系中的

转录程序

本文刊登于2015年2月47卷第2号的naturegenetics期刊上，作者包括Antonio

Adamo，SinaAtashpaz，Pierre-LucGermain等。文章主要内容是细胞重编程很

可能通过发育相关的人类细胞系的基因型与表型的架桥，实验性地对健康和疾

病两种人类遗传变异的表征产生影响。在这里这种模式适用于由7q11.23对称的

拷贝数变异造成的，表现为共享对称的对立的表型Williams-Beuren综合征和

7Q-microduplication综合征两种疾病。通过对来自无转基因患者的诱导多能干细

胞和它们的分化衍生物的分析，我们发现7q11.23剂量不平衡在扰乱疾病相关的

转录途径是从细胞的多功能阶段就开始了。这些改变接着选择性地扩增分化的

多能细胞并成为疾病相关谱系。而且有相当大比例的转录失调，特别是GTF2I

的剂量不平衡造成的，其编码关键转录因子与LSD1表达染色质复合物相关联，

并且沉默其剂量敏感靶标。

使用诱导多能干细胞（iPS细胞），来建立疾病模型需要依赖基因病变到临

床数据的对比，这是通过体外分子表型的方法。对于这一点，所面临的挑战是

双重的：（ⅰ）来定义哪个早期发育谱系是因为遗传突变而对疾病相关代谢通

路产生重大意义，（ii）在以iPSC的为基础的方法中，评估超出可靠的背景完

全已知的的变异遗传资料的代谢通路的可能性。

在这里，他们通过关注一对在7q11.23处由基因拷贝数对称变异（CNVs）

造成的范式基因遗传病症来解决上述问题。在7q11.23处分别多二十六至二十八

个基因或者相应地减少了二十六至二十八个基因便产生Williams-Beuren病症

（WBS）和Williams-Beurenregionduplication病症（也称为萨默维尔-范德了Aa

综合征）包括孤独症谱系障碍。WBS的特点是心血管症状和面部异形，以及结

合社交紧张症与相对保存完好的语言能力，但同时被严重损害视觉空间处理，

计数，规划标志行为的认知特征。7dupASD，在相比之下，具有ASD不同程度

的特征，从严重的经典自闭症造成的语言障碍，以及颅面病症。值得注意的是，

其中的一些功能都类似于在WBS，而有些是对称相反。这两种症状都与焦虑和

注意力缺陷多动障碍（ADHD）有关。不论小鼠模型中的潜在发展，7q11.23拷

贝数变异导致疾病相关的人类细胞系的分子途径还有待发现。

在这里，我们提出了一个大样本的WBS和7dupASDiPSC系和差异化的衍生

物，在其中我们发现7q11.23用量，早在多能状态便会影响疾病相关的转录程序。

这些转录的差异被划分成共享和对称地相对改变，和经多能细胞分化被进一步

加速形成疾病相关谱系。最后，我们解剖转录因子GTF2I（也称为TFII-I）中，

一个关键7q11.23基因的具体作用，以研究在两种条件下的早期发展时期的分子

表型。

他们选择了范式对所造成的对称7q11.23拷贝数变异来测试潜在的利用iPS

细胞来定义基因的剂量如何影响处于早期发育阶段中遗传综合征的疾病相关途

径。我们的研究结果具有广阔的WBS和7dupASD的分子发病机制的相关性，以

及对疾病建模领域的全过程。

主要结果包括：7q11.23用量不平衡改变疾病相关途径。为了确定是否能状

态代表的意义在哪个阶段探测的7q11.23用量的影响，我们首先要求7q11.23基因

的表达是否具有相关的基因剂量。两个RNA测序和Nanostring定量表明，在间隔

内的所有基因的表达镜像基因剂量。我们接下来通过免疫印迹中，是由于WBS

和7dupASD19-24的关键性状相关的基因编码的确定既GTF2I和BAZ1B的蛋白质

表达水平。GTF2I蛋白水平明显地反映基因剂量。虽然BAZ1B水平表现出了非

常类似的趋势，基因型之间差异不在这个实验统计学显著。其次，评估基因型

之间的差异表达，我们评测的通过RNA-SEQ病例和对照来源的iPSC系和补充从

文献附加控制线数据这个数据集（以下称为外部控制;在线方法），进一步排除

分析从我们的队列控制