Science：匡延平團隊發現命名了一種全新的人類遺傳疾病

　　上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院（上海九院）、西北婦女兒童醫院、復旦生物醫學研究院、復旦大學附屬婦產科醫院以及中科院神經所等機構的研究人員首次命名了一種全新的孟德爾遺傳疾病（卵子死亡），并在培養細胞、非洲爪蟾卵母細胞、小鼠卵母細胞和利用一位患者（Q392*）的突變衍生的過表達工程小鼠等模型中深入闡明了致病機制，從而證明了PANX1基因突變影響蛋白糖基化、通道激活和ATP釋放，該疾病也是有關PANX1家族成員異常的首個離子通道疾病。

　　2003年上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院輔助生殖科匡延平（Yanping Kuang）教授團隊在人工受精術（IVF）中發現了一例奇特的病例：患者性激素水平、取卵數、卵子形態及體外受精均正常，然而，從受精第二天開始所有胚胎均出現發黑、萎縮和退化的現象。

　　隨后他們又發現了兩個類似表型的獨立家族（家系2和家系3），其中一例（家系2），卵子取出20小時內，未受精即表現出了發黑、萎縮和退化。與此同時，西北婦女兒童醫院生殖中心師娟子教授團隊也發現了相似的病例（家系1）。

　　當時，沒有醫學文獻報道描述過這種疾病，致病原因和機制更不得而知。2015年，匡教授聯合復旦大學的王磊（Lei Wang）、桑慶（Qing Sang）課題組開展調查，聯合研究團隊將這種全新的疾病命名為“卵子死亡（oocyte death）”。

　　2019年3月27日，聯合課題小組在 Science Translational Medicine發表題為“A Pannexin 1 Channelopathy Causes Human Oocyte Death”的最新論文，發現來自四個獨立家族的患有卵子死亡癥的不孕女性攜帶不同程度的PANXI突變，該病符合孟德爾顯性遺傳特點，正式將這種卵子死亡癥納入孟德爾遺傳疾病行列。

　　對家系1和家系3的患者及其母親進行全基因組測序分析，發現PANX1基因是唯一與家系1三名不孕患者都有關聯的突變，至于家系3，PANX1基因的雜合錯義突變是唯一與其不孕有關的突變。兩個家族的突變都源自她們的父親。

　　qRT-PCR分析表明PANX1在人類卵母細胞、8個細胞胚胎和大腦中的表達量最高（與其他體細胞組織相比）。研究人員又利用免疫熒光探討了其亞細胞定位。早期PANX1主要定位于人卵母細胞和受精卵的細胞膜或細胞界面，提示PANX1對卵細胞膜和早期胚胎可能具有重要生理功能。

　　PANX1存在三種糖基化狀態：非糖基化蛋白（GLY0）、高甘露糖蛋白（GLY1）以及完全成熟糖蛋白（GLY2）。細胞和卵子功能實驗表明突變會改變PANX1糖基化模式，被改變的糖基化模式與疾病密切相關。體外鼠卵子、非洲爪蟾卵細胞分析，突變亦引起了PANX1通道異常激活，加速了卵子內部ATP釋放，細胞呈現致病表型。

　　在突變鼠模型中，4種點突變對鼠的生育力均無明顯影響，在人卵中，PANX1表達顯著高于鼠卵。研究人員猜測表達差異可能是基因突變鼠無不孕表型的原因。

　　于是，研究人員委托賽業生物（Cyagen Biosciences）構建了家系1患者Q392*的突變過表達鼠模型，這些小鼠是通過CRISPR-Cas9介導的同源重組產生。向導RNA序列為CTCCAGTCTTTCTAGAAGATGGG靶向鼠Rosa26基因的內含子1，一組線性化的包含ZP3-人類野生型或PANX1突變型（C1174T）cDNA poly(A)的供體載體，該系統與Cas9 mRNA共同注入鼠受精卵，生成打靶KI后代。對F0親代動物進行PCR鑒定和測序分析，作為野生型小鼠進行種系傳遞和F1子代試驗。

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　　與卵子特異性表達野生型鼠相比，突變鼠模型如預期一般呈現不孕表型。

　　該研究成果不僅指出了“卵子死亡”疾病的致病突變和致病機理，同時也提供了首個深入研究PANX1病理學功能的疾病鼠模型，擴大了人類孟德爾遺傳疾病版圖，提示人類卵子及早期胚胎中可能隱藏大量前所未知的新基因，為相關患者的遺傳咨詢和輔助生殖精準醫療奠定了基礎。