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港大醫學院發現構成罕見疾病異位綜合症的全新遺傳成因

2020年12月29日

下載簡報

香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)兒童及青少年科學系的研究團隊發現,CC2D1A是構成異位綜合症的全新遺傳成因。異位綜合症是一種先天性疾病,使患者的身體器官排列組合出現異常。這是科學界首次發現CC2D1A會構成異位綜合症,有關研究成果已於國際權威科學期刊《循環:基因組學與精準醫學》上發表(按此瀏覽期刊文章)。

 

研究背景

人體的結構複雜,身體的左邊和右邊並不是對稱的。舉例說,心臟和脾臟位於身體的左邊;而大部分肝臟則位於身體的右邊。異位綜合症(又被稱為內臟錯位)是一種先天性疾病,患者在胚胎發育時身體的左右軸排列出現異常,導致器官的排列組合出現錯誤,受影響的器官可以包括心臟、肺部、肝臟、脾臟及腸胃等。大約每一萬名初生嬰兒中便會有一名患有異位綜合症,而與西方人相比,這種疾病在亞洲人中更為常見。接近九成的異位綜合症患者均會出現先天性心臟病,其十年的存活率更是低於五成。

近年由於基因檢測日趨普及,有利科學家藉此進行異位綜合症的遺傳研究,現在已知有超過20個基因可引致異位綜合症,當中有部分基因與纖毛的形成有關。纖毛是一種生長在細胞表面,凸出來的類微型毛髮。人體器官要形成正確的左右軸排列,需要經相關的生物信號所引導,但纖毛缺陷會錯誤傳遞這些信號,導致異位綜合症。港大醫學院兒童及青少年科學系兒童心臟科長期照料患有異位綜合症的病人,不過很多病人的遺傳成因至今仍然未明。

 

研究發現

研究團隊利用全外顯子測序技術為26位本地異位綜合症患者進行基因檢測,從而嘗試找出構成異位綜合症的遺傳成因。人類大概有20,000個基因,透過全外顯子測序可檢測人類基因組中所有可以轉譯成蛋白質的遺傳密碼。研究團隊在病人的基因中找不到已知會導致異位綜合症的基因變異,於是開始嘗試找出過往從未被發現與異位綜合症相關的新遺傳成因。當透過對比病人和對照組的基因變異,發現病人身上有更多具破壞性的CC2D1A變異。

CC2D1A位於人類第19對染色體,它會製造一個帶有951個胺基酸的蛋白質,這個基因已知的功用包括調節生物信號傳遞、免疫反應,以及神經發育。醫學文獻曾記載CC2D1A可導致人類智力障礙1,2,但未有記載過它會導致異位綜合症。研究團隊與香港理工大學醫療科技及資訊學系助理教授馬進恒博士合作,利用斑馬魚進一步研究CC2D1A的功用。利用斑馬魚來進行有關研究,是因為斑馬魚和人類的心臟形成過程相似。

研究團隊利用基因編輯技術刪除斑馬魚的cc2d1a,令它的蛋白質失去正常功能。研究發現帶有cc2d1a異變的斑馬魚,其心臟和消化系統會出現類似異位綜合症的左右軸排列異常。此外,細胞的纖毛會變得更短,數目亦顯著減少。重要的是,研究團隊在向被刪除了cc2d1a的胚胎注射沒有異變的cc2d1a後,發現斑馬魚的器官排列和纖毛均回復正常。研究結果顯示,cc2d1a的變異令纖毛出現缺陷,從而影響正常的左右軸排列而導致異位綜合症的出現。

領導該研究的港大醫學院兒童及青少年科學系臨床教授兼林曉輝基金教授(兒童心臟科)張耀輝教授表示:「在香港,治療異位綜合症仍然是個重大的挑戰,故此我們有需要在香港進行更多相關的研究。今次研究的成果,讓我們進一步加深對異位綜合症成因的認識。」

另一位領導該研究的港大醫學院兒童及青少年科學系臨床副教授鍾侃言醫生則表示:「研究結果令人感到意外,因為我們在本地異位綜合症病人身上,找不到在患有同一病症的西方人身上所發現的基因異變。因此,我深信我們應該進行更多的本地研究,從而發現在中國人或亞洲人中,導致異位綜合症的獨有基因異變。這是醫學界首次發現CC2D1A可構成異位綜合症,研究有助為病人帶來更精準的基因診斷。」

 

研究意義

是次研究對於理解構成異位綜合症的遺傳成因具有重要意義。這是首次有研究確認,CC2D1A與異位綜合症的構成有關,是項發現有助為有家族病史的病人進行有關CC2D1A的胚胎植入前基因診斷。

 

研究團隊

是次研究由港大醫學院兒童及青少年科學系臨床教授兼林曉輝基金教授(兒童心臟科)張耀輝教授及臨床副教授鍾侃言醫生共同領導。香港理工大學醫療科技及資訊學系助理教授馬進恒博士與港大醫學院兒童及青少年科學系助理講師麥駿宇博士為共同第一作者。

其他參與本項研究的學者包括:港大醫學院兒童及青少年科學系博士後研究員楊傑燊博士、高級研究助理貝念祖博士、研究員應鼎閣博士、博士生于浩聰先生;香港理工大學醫療科技及資訊學系博士生Kazi Md Mahmudul Hasan先生及陳相可先生;港大醫學院兒童及青少年科學系名譽臨床副教授、香港兒童醫院兒童及青少年科兒童心臟科顧問醫生周百昌醫生。

是次研究工作得到香港大學基礎研究種子基金(No. 201711159132)及香港弱能兒童護助會的資助。

 


  1. Basel-Vanagaite et al. J Med Genet. Mar 2006;43(3):203-10.
  2. Natiq et al. Mol Cytogenet. 2014;7:40.

 

傳媒查詢

請聯絡香港大學李嘉誠醫學院(電郵︰medmedia@hku.hk)。

港大醫學院發現構成罕見疾病異位綜合症的全新遺傳成因(左起:麥駿宇博士、鍾侃言醫生、張耀輝教授及楊傑燊博士)。

港大醫學院兒童及青少年科學系臨床副教授鍾侃言醫生。