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Leber氏遗传性视神经病(Lebers hereditary optic neuropathy,LHON)和血液肿瘤(hematological malignancy)是严重危害人类生命健康的两大类疾病。目前对这两类疾病的研究虽多,但对于影响它们发病的病因学因素还没有完全明确。本文第一部分首先综述了影响LHON发病的遗传和环境因素(第一章),随后对我国不含线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)三个主要原发突变(primary mutation:m.3460G＞A、m.11778G＞A和m.14484T＞C)的10个疑似LHON家系进行mtDNA全基因组突变分析,以期能找到与该病发生相关的mtDNA潜在致病性突变(第二章)。第二部分首先综述了血液肿瘤发病相关的遗传和环境因素,并对最新发现的血液肿瘤相关基因进行简要介绍(第三章),随后检测了我国血液肿瘤患者异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase,IDH)基因突变情况(第四章),并对IDH1引发血液肿瘤可能的机理进行初步研究(第五章),以期能为我国血液肿瘤患者的分子诊断和遗传咨询提供理论依据。最后对本文得出的主要结论进行简要的总结(第六章)。
临床上有约5％的LHON患者不含mtDNA三个主要原发突变。对这部分患者的分子病因学研究主要集中在寻找与该病发生相关的稀少的mtDNA原发突变上。然而,目前对我国此类病人的研究相对不足。因此,我们对不含mtDNA三个主要原发突变的我国10个疑似LHON家系先证者进行mtDNA全基因组突变分析。结果表明:这些家系的潜在致病性突变集中在MT-ND1和MT-ND5基因上。并且MT-ND1基因上的m.3736G＞A(p.V144I)和MT-ND4L基因上的m.10680G＞A(p.A71T)突变可能是两个疑似LHON家系真正的致病性突变。这些研究结果有望为我国无mtDNA三个主要原发突变LHON患者的临床诊断和遗传咨询提供新的分子诊断标记(第二章)。
最新的研究表明,神经胶质瘤(gliomas)和急性骨髓性白血病(acute myeloidleukemia,AML)患者中含较多的异柠檬酸脱氢酶1和2(isocitrate dehydrogenase1 and2,IDH1和IDH2)基因突变。本研究对我国不同血液病患者开展IDH1和IDH2基因突变分析。在456名不同血液肿瘤和疾病患者中,我们共发现IDH1基因的3个错义突变(p.R132C,p.R132G和p.199M,出现在5个病人中)和1个同义突变(c.315C＞T突变,出现在2个病人中),以及IDH2基因的2个错义突变(p.R140Q和p.R172K,出现在4个AML患者中)和1个同义突变(c.435G＞A)。除了一例含IDH1 p.R132C突变的非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgldnlymphoma,NHL)患者外,其余所有的IDH1和IDH2基因错义突变都出现在AML患者中。有趣的是,IDH2 p.R140Q和IDH1新突变p.199M同时出现在1名骨髓异常增生综合症(myelodysplastic syndromes,MDS)转化而来的AML患者中。我国AML病人的IDH1和IDH2基因错义突变频率分别为5.9%和8.3%。这些结果与近期的研究发现一致,即AML患者中含有高频率的IDH基因突变。相反,我国其它血液病患者中含有较少的IDH基因突变(第四章)。先前的研究表明:IDH基因突变可能通过激活缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor1 alpha,HIF-1α)信号通路或者引起2-羟基戊二酸(2-hydroxyglutarate,2-HG)的积聚而引发肿瘤。此外也有研究提示IDH突变可能通过增加细胞内活性氧(reactiveoxygen species,ROS)水平而促进肿瘤的发生。我们分别在人急性淋巴母细胞白血病细胞株MT-4和人T淋巴细胞白血病细胞株Jurkat中过表达IDH1野生型和突变型表达载体,用以检验IDH1基因突变是否通过激活HIF-1α信号通路、抑或是通过增加细胞内ROS水平而促进血液肿瘤的发生。结果表明,在我们的研究体系中,与野生型相比,血液肿瘤中IDH1突变并没有激活HIF-1α信号通路,也未改变细胞内ROS水平(第五章)。
总之,我们发现IDH基因突变以较高频率存在于我国AML患者中。此外,我们首次发现NHL患者中存在较低频率(0.8%,1/122)的IDH1基因错义突变,提示IDH基因突变可能参与了部分NHL患者的发病。并且,IDH1基因突变很可能不是通过激活HIF-1α信号通路或增加细胞内ROS水平引发血液肿瘤。