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復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院腎臟科與波士頓兒童醫(yī)院腎臟科再度聯(lián)手發(fā)現(xiàn)先天性腎臟與尿路畸形的致病新基因-ZMYM2。近日（2020.09.04），Cell出版社旗下的遺傳學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《美國(guó)人類遺傳學(xué)雜志》（Am J Hum Genet，影響因子10.502）在線刊登了我院腎臟科徐虹教授團(tuán)隊(duì)與哈佛醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院腎臟科Friedhelm Hildebrandt教授團(tuán)隊(duì)合作研究成果“Mutations of the Transcriptional Corepressor ZMYM2 Cause Syndromic Urinary Tract Malformations”。 該研究首次發(fā)現(xiàn)了先天性腎臟與尿路畸形的致病新基因——ZMYM2。來(lái)自我院腎臟科徐虹教授團(tuán)隊(duì)的戴如鳳博士與來(lái)自美國(guó)的研究者Dervla M Connaughton作為共同第一作者。我院腎臟科徐虹教授、饒佳研究員與陳徑副主任醫(yī)師為共同作者。
先天性腎臟與尿路畸形（CAKUT）占新生兒期出生缺陷的20%-30%，是導(dǎo)致兒童終末期腎病的最主要原因。眾多CAKUT致病因素中，遺傳因素成為現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。雖然隨著全外顯子測(cè)序等技術(shù)在CAKUT的應(yīng)用與完善， 越來(lái)越多的CAKUT患兒獲得了早期精準(zhǔn)診斷。但目前僅約20%的CAKUT患兒找到明確的單基因致病因素，臨床尚存在著很多病例無(wú)法獲得分子遺傳學(xué)的科學(xué)診斷。
為了探尋CAKUT的致病新基因，并解析其發(fā)病的具體機(jī)制，研究對(duì)來(lái)自全球100多個(gè)醫(yī)學(xué)中心的551位CAKUT患者進(jìn)行了全外顯子組測(cè)序，在15個(gè)無(wú)血緣關(guān)系家系的19位患者中發(fā)現(xiàn)了14個(gè)ZMYM2基因雜合突變（大部分突變?yōu)樾律蛔儯▓D1）。
圖1. ZMYM2基因突變CAKUT病人的典型臨床表型及突變位點(diǎn)信息
圖2. 非洲爪蟾中改變ZMYM2基因表達(dá)影響腎臟發(fā)育
為了驗(yàn)證這些ZMYM2基因突變的致病性，研究人員構(gòu)建了非洲爪蟾ZMYM2基因敲低模型。發(fā)現(xiàn)ZMYM2表達(dá)的降低使得非洲爪蟾前腎區(qū)域明顯減小，人野生型ZMYM2轉(zhuǎn)入可以修復(fù)減少的前腎區(qū)域，而突變的ZMYM2不能達(dá)到此修復(fù)效果（圖2），證明ZMYM2在腎發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證Zmym2基因的功能，同時(shí)驗(yàn)證其在不同物種間功能的保守性，研究人員在小鼠Zmym2基因的3號(hào)外顯子中引入移碼突變。發(fā)現(xiàn)相對(duì)于正常小鼠，Zmym2基因突變小鼠表現(xiàn)出多種腎臟與尿路畸形（圖3）。
最后，研究者對(duì)ZMYM2基因突變導(dǎo)致CAKUT發(fā)生的機(jī)制進(jìn)行了初步分析。發(fā)現(xiàn)ZMYM2蛋白與FOXP1發(fā)生相互作用，而之前已有文獻(xiàn)報(bào)道FOXP1與CAKUT的發(fā)生相關(guān)。為了進(jìn)一步研究可能與ZMYM2發(fā)生相互作用的蛋白，研究者運(yùn)用鄰位依賴的生物素鑒定(Bio ID)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了123個(gè)ZMYM2的高信度作用因子，包括轉(zhuǎn)錄激活因子、轉(zhuǎn)錄抑制因子和組蛋白修飾調(diào)控因子等（圖4）。并在本研究納入的551位CAKUT患兒全外顯子組測(cè)序原始數(shù)據(jù)中去挖掘CAKUT患兒是否存在這123個(gè)高信度作用因子的基因突變，最后發(fā)現(xiàn)其中ZMYM3也可能系CAKUT的致病候選基因。此部分研究揭示影響ZMYM2及其共同作用因子的突變均可能導(dǎo)致CAKUT的發(fā)生，為CAKUT致病新基因的探尋提供了新的研究方向。
圖3. 小鼠Zmym2基因缺失導(dǎo)致腎臟和尿路發(fā)育異常
綜上，該研究首次提示ZMYM2及其共同作用因子基因功能丟失突變（loss-of-function mutations）均可能導(dǎo)致CAKUT的發(fā)生。拓展了人們對(duì)于CAKUT疾病的認(rèn)識(shí)，為了解并干預(yù)該疾病提供了方向。
圖4. BioID技術(shù)識(shí)別的123個(gè)ZMYM2高信度的鄰近相互作用因子
戴如鳳博士在復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院博士就讀期間，在復(fù)旦兒科“海聚”項(xiàng)目（編號(hào)：EK1125180101；負(fù)責(zé)人：徐虹教授）資助下，于2017-2018年期間前往哈佛醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院進(jìn)行博士聯(lián)合培養(yǎng)，在全美著名的腎臟病分子遺傳學(xué)專家Friedhelm Hildebrandt教授指導(dǎo)下，主要從事CAKUT致病新基因的發(fā)現(xiàn)和分子機(jī)制研究，先后在CAKUT遺傳分子診斷策略的優(yōu)化、發(fā)現(xiàn)證實(shí)新的致病基因領(lǐng)域參與發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論著。
本研究是我院腎臟科與哈佛醫(yī)學(xué)院波士頓兒童醫(yī)院腎臟科繼三年前破譯腎臟和腦神經(jīng)發(fā)育早期的關(guān)鍵密碼—KEOPS復(fù)合體(Nat Genet. 2017)與發(fā)現(xiàn)激素耐藥腎病綜合征致病新基因-AVIL(J Clin Invest. 2017)后的再一次合作創(chuàng)新成果。雙方團(tuán)隊(duì)將再繼續(xù)攜手、共建合作，力爭(zhēng)取得兒童腎臟疾病基因和分子機(jī)制研究領(lǐng)域研究更大的成績(jī)，讓全球腎病患兒看到希望的曙光！
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