【摘要】：目的 新生兒糖尿病(Neonatal Diabetes Mellitus, NDM)通常是指出生后半年內(nèi)發(fā)生的糖尿病,是一種罕見(jiàn)疾病,常以單基因模式遺傳。迄今報(bào)導(dǎo)的致病基因已將近20種,均與胰島B細(xì)胞相關(guān),如KCNJ11、ABCC8、INS、GCK等,但仍有30%左右的患者未找到相應(yīng)的致病基因。NDM患者通常需要終身胰島素治療,但近期研究顯示鉀通道(KATP)基因ABCC8和KCNJ11突變的患者大多可以早期用口服磺脲類藥物成功替代胰島素治療。因此基因診斷對(duì)于NDM的治療也有一定的指導(dǎo)意義。 全外顯子測(cè)序(Whole exome sequencing)技術(shù)的引入使得單基因疾病的研究有了極大的突破。外顯子區(qū)域起著調(diào)控和編碼蛋白質(zhì)的重要功能,與遺傳表型相關(guān)的功能性變異也大多位于外顯子區(qū),因此自2009年此技術(shù)開(kāi)展以來(lái),已經(jīng)成功找到了數(shù)百種孟德?tīng)柤膊〉奈粗虏』?目前它也逐漸被用于復(fù)雜疾病易感基因的篩選研究。本研究旨在利用全外顯子測(cè)序探索NDM的未知致病基因 對(duì)象和方法 1.挑選病例 我們首先用普通測(cè)試法對(duì)本中心的33名NDM患者進(jìn)行了最常見(jiàn)致病基因(KCNJ11/ABCC8/INS/GCK)的測(cè)序分析,排除了已知致病基因者(共8名)。在剩余25名患者中挑選了具有遺傳規(guī)律且癥狀典型的姐弟兩名患者,但父母血糖水平正常。對(duì)此小家系共四人進(jìn)行了全外顯子測(cè)序。數(shù)據(jù)分析采用了兩條思路。 2.數(shù)據(jù)分析： 思路一：來(lái)自同一家系的兩名患兒在相似的極低年齡發(fā)展為同一種疾病,最有可能的致病原因是遺傳(稱為猜想1),由于父母均不患病,考慮為常染色體隱性遺傳模式,繼而按照姐弟由同一種致病基因(猜想1.1)和兩種不同致病基因(猜想1.2)突變所致兩種情況來(lái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。另外也不能完全排除兩名患兒分別新發(fā)突變的情況(猜想2),但其發(fā)生率極低,暫不予考慮。 思路二：NDM的已知致病基因均與胰島B細(xì)胞相關(guān),按照功能分為與胰腺發(fā)育相關(guān),與胰島B細(xì)胞團(tuán)數(shù)量相關(guān)及與胰島素分泌相關(guān)三類。推測(cè)未知致病基因也極有可能與B細(xì)胞相關(guān)。我們進(jìn)行了文獻(xiàn)檢索列出所有可能的B細(xì)胞相關(guān)基因,逐個(gè)分析,列出每個(gè)成員的突變基因及位點(diǎn),再分析得出可能的致病基因。 3.驗(yàn)證 在NCBI上對(duì)此候選基因編碼的蛋白進(jìn)行了功能和結(jié)構(gòu)的檢索,并完善了家系成員與此基因相關(guān)的臨床資料和生化檢查。 結(jié)果： 思路一結(jié)果：猜想1.1：沒(méi)有一個(gè)共同基因符合常染色體隱性遺傳模式。猜想1.2：由于致病基因不同,將四人家系分成兩個(gè)小家系分析,即弟弟家系(包含弟弟和父母)及姐姐家系(包含姐姐及父母)。在兩家系中分別統(tǒng)計(jì)得到10個(gè)(SIPA1L1、SIPA1L3、OBSCN、KIAA0430、SERINC2、MS4A14、P2RX5、 TRIM52、MAMDC2、PCSK1)和4個(gè)(KRTAP5-10、DCP1B、MAGI1、SLC28A1)候選基因,綜合基因功能和SIFT預(yù)測(cè)結(jié)果,得出PCSK1可能是NDM新的責(zé)任基因,但此基因不能解釋姐姐的發(fā)病情況,需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。 思路二結(jié)果：檢索并逐個(gè)分析所有B細(xì)胞相關(guān)基因,得出家系中有三個(gè)基因(CDKAL1, THADA, PCSK1)存在突變,只有PCSK1符合孟德?tīng)柤膊∵z傳模式。 總結(jié)：PCSK1可能是NDM的一種新的責(zé)任基因。該基因編碼一種胰島素原加工酶,調(diào)節(jié)胰島素的合成,PCSK1突變與肥胖及高胰島素原血癥相關(guān)。 結(jié)論： 本研究旨在通過(guò)全外顯子測(cè)序?qū)ふ襈DM的未知致病基因,通過(guò)分析一個(gè)有兩名NDM患者的4人小家系找到了候選基因PCSK1,它與胰島素原的加工有關(guān),但仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。本研究初步探索了全外顯子測(cè)序在單基因疾病中的應(yīng)用及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法,同時(shí)也證實(shí)了其在孟德?tīng)柤膊⊙芯恐械闹匾浴?br/>[Abstract]:objective
Neonatal Diabetes Mellitus (NDM) usually refers to diabetes occurring half a year after birth. It is a rare disease and is often inherited in a single gene mode. So far, nearly 20 kinds of pathogenic genes have been reported. All of them are related to the B cells of the islet, such as KCNJ11, ABCC8, INS, and GCK, but there are still about 30% of the patients who have not found the corresponding pathogeny. .NDM patients usually need life-long insulin therapy, but recent studies have shown that most patients with ABCC8 and KCNJ11 mutations in the potassium channel (KATP) gene can successfully replace insulin therapy with oral sulfonylureas early. Therefore, the gene diagnosis also has some guidance for the treatment of NDM.
The introduction of total exon sequencing (Whole exome sequencing) technology has made a great breakthrough in the study of single gene disease. The exons region plays an important role in regulating and encoding proteins, and most of the functional variations associated with genetic phenotype are in the exons. Since this technology was carried out in 2009, the number of functional variants has been successfully found. The unknown pathogenic gene of hundreds of Mendel diseases is currently being used in screening for the susceptibility genes of complex diseases. This study aims to explore the unknown pathogenic genes of NDM by exon sequencing.
Objects and methods
1. selection of cases
We first analyzed the most common pathogenicity gene (KCNJ11/ABCC8/INS/GCK) of 33 NDM patients in the center with the common test method, excluding the known pathogenicity (8). Among the remaining 25 patients, two patients with genetic regularity and typical symptoms were selected, but their parents' blood glucose level was normal. Total exon sequencing was carried out in four persons. Two ideas were used in the data analysis.
2. data analysis:
Idea one: two children from the same family developed the same disease at a similar very low age. The most likely cause of disease is heredity (called guess 1). Because parents are not sick, they are considered autosomal recessive genetic model, and then according to the same pathogenicity gene (guess 1.1) and two different pathogenic genes (guessing 1) .2) two cases of mutation were caused by statistical data. In addition, the new mutation of two children could not be completely eliminated (guess 2), but the incidence was very low and was not considered for the time being.
Idea two: the known pathogeny genes of NDM are all related to the islet B cells. According to their function, they are related to the development of the pancreas, the number of the islet B cell clusters and the three classes of insulin secretion. It is speculated that the unknown pathogenic gene may also be related to the B cells. We have conducted a literature search to list all the possible B cell related genes, one by one. Analysis, listing each member of the mutation genes and sites, and then analyze the possible pathogenic genes.
3. verification
The function and structure of the protein encoded by the candidate gene were retrieved on NCBI, and the clinical data and biochemical examination related to the gene were improved.
Result:
One result: conjecture 1.1: no common gene conforms to the autosomal recessive pattern. Conjecture 1.2: the four family lines are divided into two small family analyses due to different pathogenic genes, that is, the brother family (including younger brother and parent) and sister family (including sister and parent). 10 (SIPA1L1, SIPA) are obtained in the two families respectively. 1L3, OBSCN, KIAA0430, SERINC2, MS4A14, P2RX5, TRIM52, MAMDC2, PCSK1) and the 4 (KRTAP5-10, DCP1B, MAGI1) genes, combined with the gene function and the prediction results, may be a new responsible gene, but this gene does not explain the incidence of sister sister, and needs further validation.
Two results: all B cell related genes were retrieved and analyzed one by one, and three genes (CDKAL1, THADA, PCSK1) in the family were mutated, only PCSK1 conformed to the genetic model of Mendel disease.
Summary: PCSK1 may be a new responsible gene for NDM, which encodes a primary insulin processing enzyme that regulates the synthesis of insulin, and the PCSK1 mutation is associated with obesity and hyperinsulinemia.
Conclusion:
The purpose of this study is to search for the unknown pathogenic gene of NDM by full exon sequencing, and to find the candidate gene PCSK1 by analyzing a small family of 4 people with two NDM patients. It is related to the processing of proinsulin, but it still needs to be further verified. This study explored the application of all exons in the single gene disease and the data statistics. It also confirms its importance in the study of Mendelian diseases.
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R725.8

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本文編號(hào)：2141023