NEJM | 研究首次证实lncRNA CHASERR基因单拷贝缺失可导致新型神经发育障碍

lncRNA是一类长度大于200个核苷且不具备蛋白质编码能力的核糖核酸分子，可在剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用。由于临床上因lncRNA表达缺陷而导致遗传学疾病的直接证据较少，其在人类疾病中的重要性尚未得到充分研究。

研究团队首先对Emma进行基因组测序分析，发现其存在接近于一个DNA片段的缺失，而这个DNA片段在基因组中与紧邻CHD2的lncRNA CHASERR基因重叠。2019年发表在Nature Communications期刊的一项研究显示，CHASERR基因单拷贝缺失的小鼠体内CHD2蛋白水平较高。通过分析全基因组转录组数据，研究团队在Emma体内发现了类似的模式。

由此，研究团队确定lncRNA基因的缺失可导致CHD2蛋白水平上升，进而引发了Emma的疾病。值得一提的是，先前研究揭示CHD2蛋白生成不足也与其他神经发育疾病有关，比如自闭症和癫痫。这些结果表明，CHD2在人类疾病中具有双向的剂量敏感性。

接下来，研究团队在法国发现了另外两名与Emma有面部畸形、皮质萎缩、视神经萎缩、脑髓鞘发育减退和发育迟缓等相似症状的患儿。收集以上3名患儿的临床数据和血液样本后，研究团队对其外周血基因组DNA进行了Trio基因组测序，对1号患者的家族成员进行了长读长基因组测序，并对1号患者与2号患者的全血样本、传代成纤维细胞和诱导多能干细胞及1号患者的神经前体细胞进行了转录组测序。结果显示，3名患儿CHASERR基因的启动子和前三个外显子均有缺失，并且不与CHD2或其启动子重叠（图1A）。

1号患者的CHASERR基因存在22kb的从头缺失，断点映射到两个负链导向的SIN-Alu元件（AluSg和AluYb8），在断点连接处具有40bp的微同源性，表明缺失由两个Alu重复序列之间的重组产生。此外，该患者的顺式元件中缺失了三个非编码从头单核苷酸变异（SNV）（图1A），这可能是由易出错的聚合酶在修复双链DNA断裂过程中产生的。

2号、3号患者的CHASERR基因存在与上述类似的缺失机制。其中，1号、2号患者的CHASERR从头缺失发生在父系遗传的染色体上，3号患者的CHASERR缺失尚不清楚亲本来源。

1号患者的正常兄弟姐妹接受了全血RNA测序，比较结果显示1号患者的CHASERR单拷贝不足，该基因的转录本出现率仅0.00695‰，远低于其兄弟姐妹（0.02392‰）。与GTEx项目的对照样本相比，在1号患者的全血样本中未观察到显著的转录组范围的基因表达异常值。

在1号、2号患者的诱导多能干细胞中，研究团队检测到其CHD2蛋白丰度分别显著高于相匹配的野生型对照组（1.8倍和1.7倍）。结合Chaserr+/−小鼠模型的测序结果，研究团队认为上述结果支持CHASERR单拷贝不足导致CHD2蛋白丰度增加的假设。

在1号、2号患者的全血样本、传代成纤维细胞、诱导多能细胞和神经祖细胞中，研究团队观察到CHD2 mRNA中所有可相控变异的一致等位基因不平衡（图1C），这些不平衡因素与CHASERR缺失一起显著偏向顺式等位基因，表明CHD2基因的表达存在顺式调节去抑制模式，该结果与Chaserr+/−小鼠模型预期结果相符。

综上，结合基因组、转录组测序数据和Chaserr+/−小鼠模型实验，该研究首次提供了CHASERR单拷贝缺失导致神经发育疾病的科学依据，发现了CHD2具有双向剂量敏感性，并强调了lncRNA在神经发育中的重要性。CHASERR负顺式调控CHD2基因表达，神经功能正常需将CHD2水平限制在合理范围内，过低或过高都不行；这提示可在CHD2水平上进行潜在治疗。

对于研究中的3名患儿，在了解其罕见疾病的原因后，下一步的目标是找到相应治疗方法。目前，Ganesh及其合作者正在探索使用靶向基因疗法来微调CHASERR的CHD2表达的可能性，并提出了一个解决方案即使用反义寡核苷酸疗法以部分抑制CHD2或CHASERR或两者，以提供一些治疗益处。

研究团队提示基因编辑的进步可能是操纵CHASERR以增加CHD2蛋白生产的钥匙，这可以帮助这些罕见发育功能障碍患者。目前，大约30%的癫痫患者对标准抗癫痫药物没有反应；即使是有反应的患者，药物也能只减轻疾病症状。针对CHD2的基因疗法将从疾病的源头入手，如果有效，疗效可能会持续更长时间。

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