一個好好的人,突然變得不能走路,不能說話,甚至認知障礙,檢查發現大腦長了“結石”(鈣化),這是怎么回事?福建醫科大學第一附屬醫院神經內科、中國科學院神經研究所和山東大學齊魯醫院的研究團隊對這種疾病進行了五年的探索,發現這是一種叫做由CMPK2基因突變引起。
11月29日,上述三家機構課題組在《中國醫學核心期刊》上發表論文Cell 這篇發表在Discovery網站上的論文描述了世界上第一個發現,即CMPK2基因的雙突變可導致線粒體功能障礙并導致家族性腦鈣化。
論文中的一名受試者是來自三明的黃女士,她以前很健康,但在2017年年滿40歲時,她突然變得腳步不穩,總是搖搖晃晃。漸漸地,她甚至不能流利地說話,還出現了明顯的認知障礙,現在生活已經無法自理。
黃女士發病后,她的家人將她送往神經內科附屬醫院。醫生進行了頭顱CT掃描,在她的雙側基底神經節、小腦和大腦的其他區域發現了許多“石頭”,這是典型的腦鈣化。醫生詢問了她的病史,得知黃女士的哥哥腦部也有很多類似的“結石”。這對兄弟姐妹都有相同的影像學發現,醫生高度懷疑是基因突變導致了這些癥狀。
同樣,于女士在山東大學齊魯醫院就診時,也表現出非常相似的臨床癥狀和腦鈣化灶。附屬第一醫院神經內科陳萬金教授團隊在聽聞余女士的病例后,大膽推測余女士與黃女士的疾病可能源自同一致病基因。
一場探尋這兩個家族遺傳原因的“謎底”之旅就此展開。據了解,引起腦鈣化最常見的原因包括假性甲狀旁腺功能減退、線粒體疾病等。目前,40%以上的腦鈣化患者的遺傳病因尚不清楚,且缺乏有效的防治手段,黃女士和余女士的發病就是其中之一。
通過全外顯子測序技術和Sanger測序,研究小組發現了兩個CMPK2基因雙突變的腦鈣化患者家族,并證實該基因是導致他們腦鈣化的原因。然后,結合外周血轉錄組測序分析,研究發現患者體內多條線粒體相關通路出現明顯紊亂,這是一致的CMPK2基因突變的生化結果。
CMPK2基因編碼最關鍵的酶,負責細胞線粒體中重要物質的轉化,這些物質存在于每個人體細胞中。
因此,在老鼠身上,研究小組從老鼠身上提取精子和卵子,使它們受精,敲除CMPK2基因,然后使用“試管嬰兒”技術創造出這種動物的存在將CMPK2缺陷受精卵移植到代孕小鼠子宮中。當出生的老鼠長大后,對小動物的CT掃描顯示,大腦中也有許多鈣化物。
跨物種表型模擬強烈表明,CMPK2突變是腦鈣化的背后原因。本研究結果解決了黃女士和余女士兩個疑難罕見病家族的遺傳診斷問題,也推動了腦鈣化診斷和治療的發展。(記者朱丹華通訊員夏玉清)