Science Translational Medicine：唐氏综合症心脏缺陷的基因

　　

弗朗西斯克里克研究所和伦敦大学学院的研究人员已经确定了一种导致唐氏综合症心脏缺陷的基因，这种疾病是由21号染色体的额外拷贝引起的。

减少这种基因的过度活动部分逆转了小鼠的这些缺陷，为未来治疗唐氏综合症患者心脏病奠定了基础。

大约每800个新生儿中就有1个患有唐氏综合症，这是由21号染色体多出的第三个副本引起的。大约有一半患有唐氏综合症的婴儿有心脏缺陷，比如心脏不能分离成四个腔室，在心脏上留下一个洞。

如果心脏缺陷非常严重，可能需要在出生后不久进行高风险手术，人们通常需要在余生中持续监测心脏。因此，需要更好的治疗方案，而这必须以了解21号染色体上多余的230个基因中哪些是导致心脏缺陷的基因为指导。但在这项研究之前，人们并不知道这些致病基因的身份。

在发表在《科学转化医学》上的一项研究中，克里克大学和伦敦大学学院的研究小组研究了人类唐氏综合症胎儿心脏以及唐氏综合症小鼠模型的胚胎心脏。

通过基因定位，研究人员在人类21号染色体上发现了一个名为Dyrk1a的基因，当该基因在唐氏综合症小鼠模型中出现三个拷贝时，会导致心脏缺陷。该基因先前被认为与唐氏综合症的认知障碍和面部变化有关，但它在心脏发育中的作用尚不清楚。

一个额外的Dyrk1a拷贝会降低发育中的心脏细胞分裂所需基因的活性，以及为细胞产生能量的线粒体的功能。这些变化与不能正确分离心脏腔室有关。

研究小组发现，虽然Dyrk1a基因需要3个拷贝才能引起小鼠的心脏缺陷，但仅靠它是不够的。因此，另一个未知的基因也必须参与唐氏综合症心脏缺陷的起源。该团队目前正在寻找第二个基因。

Dyrk1a编码一种叫做Dyrk1a的酶。研究人员在怀孕的老鼠身上测试了DYRK1A抑制剂，这些老鼠在心脏形成时模仿了唐氏综合症的心脏缺陷。当DYRK1A被抑制时，基因变化被部分逆转，幼鼠的心脏缺陷不那么严重。

免疫细胞生物学实验室和唐氏综合症实验室的组长Victor Tybulewicz说:“我们的研究表明，抑制DYRK1A可以部分逆转小鼠心脏的变化，这表明这可能是一种有用的治疗方法。

“然而，对于人类来说，心脏在怀孕的前8周形成，可能在婴儿接受唐氏综合症筛查之前，所以现在治疗还为时过早。希望DYRK1A抑制剂能够在怀孕后期对心脏产生影响，甚至在出生后产生更好的影响。我们目前正在调查这些可能性。”

这项研究构成了实验室总体目标的一部分，即了解唐氏综合症各个方面背后的遗传学。

“仅仅将一个基因的拷贝数从3恢复到2，就能逆转唐氏综合症小鼠模型的心脏缺陷，这是非常了不起的。”我们现在的目标是了解这条额外染色体上的其他哪些基因也参与其中。尽管Dyrk1a并不是唯一涉及的基因，但它显然在唐氏综合症的许多不同方面都起着重要作用。”

第一作者之一的Rifdat Aoidi说:“我们还不知道为什么细胞分裂和线粒体的变化意味着心脏不能正确形成腔室。线粒体功能障碍也与唐氏综合症的认知障碍有关，因此提高线粒体功能可能是另一个有希望的治疗途径。”

研究人员与Perha制药公司合作测试DYRK1A抑制剂。该公司目前正在一项与唐氏综合症和阿尔茨海默病相关的认知障碍的临床试验中测试这种药物。