近日，中南大学湘雅医院国家老年疾病临床医学研究中心/生物信息中心李津臣研究员、中南大学生命科学学院医学遗传学研究中心夏昆研究员、安徽医科大学第一附属医院曹云霞教授和贺小进教授组成的研究团队在《Lancet》杂志旗下期刊《eBioMedicine》（IF=11.1）发表研究论文《Prioritizing de novo potential non-canonical splicing variants in neurodevelopmental disorders》，证明非经典剪接新发突变同样对神经发育性疾病的发生发展有重要影响。安徽医科大学第一附属医院李阔阔副研究员、中南大学湘雅医院肖继芳博士后和中南大学生命科学学院凌正宝博士为本项目研究共同第一作者，李津臣研究员、夏昆研究员、曹云霞教授和贺小进教授为共同通讯作者。本研究工作获得国家重大研究计划和国家自然科学基金的大力支持。
新发突变是指没有从父母遗传，而在配子或胚胎发生发育过程中引起的突变，可以导致13%-40%的孤独症等神经发育性疾病的发生。从可能良性的或意义不明的错义、同义和非编码变异中鉴定出致病性变异有助于提高神经发育性疾病的分子诊断率。经典剪接位点（±2 bp）之外的可以导致异常mRNA剪接的基因组变异被定义为非经典剪接变异。在可能良性或意义不明的变异中挖掘出致病的非经典剪接变异，将为进一步提高分子诊断率提供新视角。
研究团队基于前期开发的神经精神疾病新发突变数据库Gene4Denovo（Nucleic Acids Research, 2020），提取了47,574名孤独症等神经发育疾病患者和4,262未健康对照中345,787和198,299个新发突变，并基于团队前期开发的可变剪接剪切分析平台SPCards（Nucleic Acids Research, 2022）及深度学习算法SpliceAI全面分析剪接变异。
结果表明，孤独症等神经发育性疾病患者显著携带更多的潜在非经典剪接变异，同时证明其对神经发育性疾病患者的贡献度和经典剪接变异类似。进一步发现携带潜在非经典剪接变异的274个基因的编码区致病性变异同样显著富集于神经发育性疾病患者。功能分析发现274基因和染色质重塑、转录因子结合、神经元轴突和离子跨膜转运蛋白活性等以往报道的神经发育性疾病功能相关。
为了验证潜在非经典剪接变异对mRNA的影响，作者选择79个高度可信的变异进行功能实验验证。Minigene体外实验发现74.68%（59/79）的变异导致40个神经发育性疾病候选基因（25已知和15潜在新候选基因）的mRNA异常剪接，包括外显子跳跃，部分外显子删除，内含子保留和部分内含子插入等。其中9个基因（ARID1B, KAT6B, TCF4, SMARCA2, SHANK3, PDHA1, WDR45, SCN2A, SYNGAP1）携带两个以上的非经典剪接变异。有61.02%（36/59）的阳性非经典剪接变异在ClinVar数据库中没有被报道或者被定义为临床意义不明。
Minigene验证基因变异对剪接的影响
图注：A，Minigene验证的潜在剪接变体的分布和结果。A和D分别表示剪接受体和供体。红色、蓝色和灰色分别表示剪接异常、剪接正常和验证失败的变异。圆圈和三角形表示已知和潜在新候选基因。D-3、D-2、D-1、D 5、A-11、A-10、A-6、A-3和A+1表示剪接位点。B，经过验证的剪接变异在ClinVar数据库收率情况。C，不同类型剪接验证结果比例。首先将变异分为外显子变异和内含子变异，然后根据验证结果分为不同的异常剪接事件。
总的来说，该研究证实了全面分析非经典剪接变异的必要性和重要性，对提高神经发育疾病的临床诊断和解析致病机制具有重要意义。相关研究策略也可以进一步推广应用到其他遗传相关的疾病中，将有效提高疾病分子诊断率。
据悉，李津臣研究员牵头组建了中南大学湘雅医院 “医学遗传与生物信息”研究团队，利用生物信息学和医学遗传学的方法探究人类复杂疾病特别是神经精神类疾病发生发展和诊疗相关的关键基因及分子。研究团队开发了一系列精准鉴定致病变异和候选基因的生物信息学分析方法和数据库，并逐步建立了特色鲜明的神经精神疾病多组学分析体系，服务于全球多个国家科研单位，利用该体系从多个维度鉴定了孤独症、帕金森病等神经精神疾病临床亚型和分子亚型之间的重要关系，揭示了神经精神疾病的多个关键基因、通路及功能网络，为疾病的亚型分类、精准防控与精准诊疗提供了重要的科学依据。
李津臣研究员入选国家四青人才计划，作为项目负责人获批国家重点研发计划（青年科学家项目）、国家自然科学基金面上项目等科研项目10余项。以第一作者或通讯作者在Molecular Psychiatry、Nature Communications、Nucleic Acids Research、Brain、Acta Neuropathologica、eBioMedicine等杂志累积发表SCI研究论文40余篇，其中IF>10的研究论文15篇。
原文链接：http://doi-org-s.webvpn.xiangya.com.cn:8118/10.1016/j.ebiom.2023.104928
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