Identification and functional validation of a novel FBN1 variant in a Marfan syndrome family using a zebrafish model：新发现助力马凡综合征研究

《BMC Genomics》：Identification and functional validation of a novel FBN1 variant in a Marfan syndrome family using a zebrafish model

为探究马凡综合征（MFS）相关遗传变异及脂质代谢机制，研究人员用斑马鱼模型研究，发现新 FBN1 变异致病，意义重大。

　　

马凡综合征研究新突破：新型 FBN1 变异的发现与验证

在人类的健康长河中，马凡综合征（Marfan syndrome，MFS）就像一颗隐藏的暗礁，悄然威胁着人们的生命健康。这是一种常染色体显性遗传疾病，每 5000 至 10000 人中就有 1 人可能患病。它如同一个狡猾的 “破坏者”，主要攻击人体的结缔组织，骨骼、心血管和眼部等系统深受其害。尤其是主动脉的扩张和夹层，更是 MFS 患者死亡的主要原因。而且，部分患者还会出现皮下脂肪组织明显不足，身形异常消瘦的情况。

一直以来，90% 的 MFS 都与原纤维蛋白 - 1（Fibrillin - 1，FBN1）基因突变紧密相关。在过去的研究中，虽然已经发现了众多与 MFS 相关的基因变异，但仍有许多未知等待探索。比如，一些基因变异的致病性尚不明确，MFS 与脂质代谢之间的潜在联系也模糊不清。这些问题就像一团团迷雾，笼罩着 MFS 的研究领域，阻碍了临床诊断和治疗的进步。

为了驱散这些迷雾，广东省人民医院等机构的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们开展了一项极具意义的研究，旨在识别新的 FBN1 变异，验证其致病性，并揭示 MFS 与脂质代谢之间潜在的关联机制。最终，这项研究取得了一系列令人瞩目的成果，相关论文发表在《BMC Genomics》上。

研究人员为了开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，他们招募了一个三代同堂的 MFS 表型家系，通过全外显子测序（Whole exome sequencing，WES）技术对家庭成员的基因进行检测。之后，利用 AlphaFold 预测蛋白质的 3D 结构，借助 CRISPR/Cas9 技术在斑马鱼中构建出类似的 fbn1 无义突变模型。最后，对斑马鱼进行 RNA 测序（RNA - seq）分析，从而探究与 MFS 发病机制相关的潜在通路。

下面来看看具体的研究结果：

1. 发现新变异：研究人员在 FBN1 基因中发现了一种新型变异 [NM_000138.5; c.7764 C> G: p.(Y2588*)]，该变异位于编码外显子 63。经评估，它很可能是致病性变异，且在人群数据库中未被发现。通过 Sanger 测序验证，发现患者的儿子和女儿也携带了这一变异，而其他家庭成员未检测到。
2. 蛋白质结构改变：p.Y2588 * 突变使得 FBN1 蛋白仅包含 2588 个氨基酸，相比正常蛋白缺少 283 个氨基酸，这导致 C 末端的结构缺失，包括 17 个 β - 折叠结构、4 个 α - 螺旋结构和多种环结构。同时，在 2487aa - 2588aa 区域，蛋白结构变得松散且异常。
3. 斑马鱼模型构建成功：研究人员利用 CRISPR/Cas9 技术成功构建了 fbn1^+/-斑马鱼模型。经 PCR 分析和测序验证，随机选取的 F2 代 fbn1^+/-杂合突变体携带了预期的突变，这为后续研究提供了可靠的模型。
4. 斑马鱼表型异常：与野生型斑马鱼相比，F2 代 fbn1^+/-斑马鱼在发育早期出现了多种马凡综合征的特征，如主动脉弓出血、血管生成异常、心脏体积减小、心脏功能缺陷和尾巴卷曲等。同时，F2 代 fbn1^+/-斑马鱼还表现出软骨畸形，Meckel 软骨增大，与角舌骨的距离增加。
5. 基因表达分析：RNA - seq 分析显示，fbn1^+/-斑马鱼中与瘦素信号通路相关的多个基因上调，包括瘦素受体基因（lepa 和 lepb）以及在脂肪细胞分化和能量稳态中起关键作用的 fosl1a 和 fosl2。同时，参与脂质代谢调节的 irx5a、wnt11 和 ctnnb1 等基因下调，而 TGF - β 信号通路中的 tgfb1a 和 tgfbr2a 基因上调。RT - qPCR 和 Western blotting 分析结果与 RNA - seq 数据一致，进一步验证了这些基因的表达变化。
6. 功能富集分析：GO 富集分析表明，差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）在细胞外区域、细胞外基质等相关功能中显著富集，这意味着 fbn1 基因对细胞外功能有重要影响。KEGG 通路分析发现，DEGs 在视黄醇代谢、细胞黏附、细胞外基质 - 受体相互作用和黏着斑等通路中显著富集，提示 fbn1 突变可能通过影响这些通路破坏脂肪组织稳态，引发血管病变。

在研究结论和讨论部分，此次研究意义非凡。研究人员发现的新型 FBN1 变异 [NM_000138.5; c.7764 C> G: p.(Y2588*)]，经斑马鱼模型验证具有致病性。这不仅丰富了人们对 FBN1 基因突变与 MFS 关系的认知，还为临床诊断提供了更精准的依据。同时，研究揭示了 MFS 与脂质代谢之间存在关联，为深入理解 MFS 的发病机制开辟了新方向。不过，脂质代谢与 MFS 之间的具体机制仍有待进一步研究。此外，该研究构建的斑马鱼模型，为快速分类 FBN1 基因未知变异、筛选潜在新疗法提供了有力工具，有望推动 MFS 个性化治疗的发展，在未来的临床诊断和治疗中发挥重要作用。