RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Yu Xia*1,2, Jinlin Hu*3, Xiang Li4, Shuang Zheng4, Ge Wang1,2, Songtao Tan1,2, Zengxiao Zou1,2, Qiong Ling2,5, Fenghua Yang4, Xiaoping Fan1,2
1Department of Cardiovascular Surgery, Guangdong Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine,the Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, 2The Second Clinical College of Guangzhou University of Chinese Medicine, 3Department of Cardiovascular Surgery, The First Affiliated Hospital,Jinan University, 4Guangdong Provincial Key Laboratory of Laboratory Animals,Guangdong Laboratory Animals Monitoring Institute, 5Department of Anesthesiology, Guangdong Provincial Hospital of Chinese Medicine,the Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Klinik çalışmamızda bulunan ailesel kalıtsal kardiyomiyopati ailesine dayanarak, bu mutasyonu doğrulamak için CRISPR / Cas9 aracılı genom mühendisliği aracılığıyla fare MYH7 lokusunda bir nokta mutasyonu (G823E) olan bir C57BL / 6N fare modeli oluşturduk.
Ailesel hipertrofik kardiyomiyopati (HCM, OMIM: 613690) Çin'de en sık görülen kardiyomiyopatidir. Bununla birlikte, HCM'nin altta yatan genetik etiyolojisi belirsizliğini korumaktadır.
Daha önce HCM'li büyük bir Çin Han ailesinde NM_000257.4: c.G2468A (p.G823E) geninin heterozigot varyantı olan miyozin ağır zincir 7 (MYH7) genini tanımlamıştık. Bu ailede, varyant G823E otozomal dominant bir bozuklukla birlikte ayrışır. Bu varyant, MYH7 proteininin boyun bölgesinin kol kolu alanında bulunur ve homolog miyosinler ve türler arasında oldukça korunmuştur. G823E varyantının patojenitesini doğrulamak için, CRISPR / Cas9 aracılı genom mühendisliği ile fare MYH7 lokusunda bir nokta mutasyonuna (G823E) sahip bir C57BL / 6N fare modeli ürettik. Vektörleri ve donör oligonükleotidleri hedefleyen gRNA tasarladık (hedefleme dizileri 134 bp homoloji ile çevrili). Donör oligonükleotiddeki p.G823E (GGG'den GAG'ye) bölgesi, homolojiye yönelik onarım ile MYH7'nin ekzon 23'üne sokuldu. Homolojiye yönelik onarımdan sonra gRNA bağlanmasını ve sekansın yeniden bölünmesini önlemek için susturulmuş bir p.R819 (AGG'den CGA'ya) da yerleştirildi. Ekokardiyografide 2 aylıkken MYH7 G823E/- farelerde sistollü sol ventrikül arka duvar (LVPW) hipertrofisi saptandı. Bu sonuçlar da histolojik analizlerle doğrulandı (Şekil 3).
Bu sonuçlar, G823E varyantının HCM'nin patogenezinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bulgularımız, ailesel HCM ile bağlantılı MYH7 varyantlarının spektrumunu zenginleştirmekte ve bu Çinli ailede genetik danışmanlık ve doğum öncesi tanı için rehberlik sağlayabilir.
Hipertrofik kardiyomiyopati (HCM, OMIM: 613690), Çin'de en sık görülen kardiyomiyopatidir ve tahmini insidansı %0,2 olup, 150.000 kişiyi etkilemektedir 1,2.
HCM'yi karakterize eden patolojik anatomik özellik, sıklıkla ventriküler çıkış yolunu ve / veya interventrikülerseptumu 3'ü tutan asimetrik ventriküler hipertrofidir. Klinik bulgusu eforlu nefes darlığı, yorgunluk ve göğüs ağrısıdır. HCM'nin bireysel fenotipi, klinik olarak sinsilikten ciddi kalp yetmezliğine kadar değişen değişkenliğe sahiptir. HCM'li hastalar tıbbi tedavi, kalp nakli, yaşam destek ekipmanı ve multidisipliner takipgerektirir 4.
Geçtiğimiz yüzyılda, PCR teknolojisi DNA5'i inceleme şeklimizi değiştirdi. Klinik tanı için bir DNA dizileme yöntemi Sangerve meslektaşları 6 tarafından keşfedildi. Sanger tekniği daha sonra İnsan Genomu Projesi'ne uygulandı, ancak bu yaklaşım maliyetli ve zaman alıcıydı7. Tüm genom dizilemesinin (WGS) ortaya çıkışı, insan genetik hastalığına dair içgörüleri yeni zirvelere taşıdı, ancak maliyet açısından engelleyici kaldı. Tüm ekzom dizileme (WES) teknolojisi, germline varyantları8'i tespit etmek için uzun zamandır kullanılmaktadır ve çeşitli kanserlerin ekzomundaki somatik sürücü mutasyonlarını tanımlamada başarılı olmuştur9. DNA ekzonların veya kodlama bölgelerinin WES tarafından tespiti, çoğu Mendel hastalığında patojenik varyantları ortaya çıkarmak için kullanılabilir. Günümüzde dizileme maliyetinin azalmasıyla birlikte, WGS'nin genomik araştırmalarda önemli bir araç haline gelmesi ve genomdaki patojenik varyantların tespitinde yaygın olarak kullanılabilmesi beklenmektedir.
WES teknolojisi, etiyolojiyi daha da aydınlatmak için patojenik varyantları tanımlamak için kalıtsal kardiyomiyopatide de kullanılmıştır. Ortaya çıkan kanıtlar, MYH7 10, MYH6 11, MYBPC3 12, MYL2 13, MYL3 14, TNNT215, TNNI3 16, TNNC1 17 ve TPM1 18 gibi sarkomer yapısal protein gen mutasyonlarını kodlayan genlerin HCM'nin genetik etiyolojisinden sorumlu olduğunu göstermiştir. Nadir hastalığa neden olan genlerdeki patojenik varyantların farkındalığı (örneğin, obscurin, sitoiskeletal kalmodulin ve titin ile etkileşime giren RhoGEF (OBSCN, OMIM: 608616)19, etkili alfa 2 (ACTN2, OMIM: 102573)20 ve sistein ve glisin bakımından zengin protein 3 (CSRP3, OMIM: 600824)21) de HCM ile ilişkilendirilmiştir. Mevcut genetik çalışmalar, HCM hastalarının yaklaşık% 40-60'ında sarkomerik protein geninde çok sayıda farklı patojenik varyant tanımlamıştır ve HCM hastalarında yapılan genetik testler, çoğu patojenik varyantın miyozin ağır zincirinde (MYH7) ve miyozin bağlayıcı protein C'de (MYBPC3) meydana geldiğini ortaya koymuştur. Bununla birlikte, HCM'nin genetik temeli belirsizliğini korumaktadır. İnsan HCM hastalarının altında yatan bu varyasyonların patojenitesini araştırmak büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir22.
Bu çalışmada, WES tarafından HCM'li Çinli bir Han ailesinde MYH7'de patojenik bir varyant bildirilmiştir. Bu varyantın patojenitesini doğrulamak için, CRISPR / Cas9 sistemini kullanarak bir C57BL / 6N-Myh7em1 (G823E) knockin fareleri kurduk. Ayrıca bu varyantın makul mekanizmalarını da tartışıyoruz.
Ailelerin tarihleri, aile bireyleri ile görüşülerek elde edilmiştir. Çalışma, Guangdong İl Çin Tıbbı Hastanesi Etik Komitesi (No. 2019074) tarafından onaylanmıştır. Tüm aile bireylerinden bilgilendirilmiş yazılı onam alındı. Tüm hayvanlar, Guangdong İl Çin Tıbbı Hastanesi'nin (Guangzhou, Çin) etik kurallarına uygun olarak tedavi edilmektedir.
1. Çalışma konuları
NOT: Sonda III-3, Temmuz 2019'da Guangdong İl Çin Tıbbı Hastanesi Kardiyovasküler Cerrahi Bölümü'nde tıbbi tavsiye aldı.
2. DNA ekstraksiyonu
NOT: DNA, üreticinin talimatlarına göre ticari bir kan kiti ile ekstrakte edilir.
3. Tüm ekzom dizilimi ve varyant analizi
NOT: Hastalığa neden olan gen mutasyonlarını sistematik olarak araştırmak için, etkilenen bireylerde (II-5, II-7, III-3, III-7, III-8, III-9 ve IV-3) ve etkilenmemiş bireylerde (III-2, III-5, IV-4) ekzom dizilimi yapılmıştır.
4. Sanger dizilimi
5. C57BL / 6N-MYH7em1 (G823E) knockin farelerin üretimi
6. Kardiyak morfoloji ve fonksiyonun değerlendirilmesi
NOT: C57BL/6N-Myh7em1(G823E) knockin farelerinin kalp morfolojisini ve fonksiyonunu değerlendirmek için M-mod ekokardiyografi uygulayın.
Ailelerin klinik profili
HCM'nin aile soyağacı elde edilmiş ve Şekil 2'de gösterilmiştir. Belgelenen tüm aile üyelerine kayıt sırasında HCM teşhisi kondu.
Ailede (Şekil 2A) sonda, 46 yaşında HCM ve sol ventrikül çıkış yolu obstrüksiyonu (LVOTO) tanısı alan ve kalp cerrahisi uygulanan III-7 numaralı hastaydı. Hasta III-3'te cerrahi tedavi gerektirmeyen minör HCM mevcuttu. Hasta IV-3'te ayrıca babası Hasta III-3'e benzeyen küçük HCM vardı. Hasta II-5'te HCM vardı ve LVOTO nedeniyle 51 yaşında defekti onarmak için ameliyat edildi. Hasta I-1 ve hasta II-2 sırasıyla 57 ve 46 yaşında kalp kazaları nedeniyle öldü. Hasta I-1'in tıbbi öyküsü kullanılamıyordu. Hasta II-7 ve hasta III-9 nefes darlığı ile başvurdu ve HCM tanısı aldı.
Ekzom dizisi analizi ve varyantların ayrılması
Bu ailede, beş bireyin ekzom dizilimi, ortalama 125 bp okuma uzunluğuna sahip toplam 19.978.731 çift sıralı okuma üretti. Toplamda, sıralanmış okumaların% 98.72'si kalite değerlendirmesini geçti ve insan referans genomunun% 98.66'sına eşlendi. Filtrelemeden sonra bile, bu dört hasta tarafından 42'den fazla varyant (tek nükleotid ikameleri ve indeller dahil) paylaşıldı. Bunlardan 27'si yanlış SNV'lerdi, 15'inin eklemeyi değiştireceği tahmin ediliyordu. Son olarak, ACMG derecelendirme kılavuzlarına göre, heterozigot bir c.G2468A; MYH7'nin p.G823E varyantı (NM_0002571) prob III-7'de ve diğer üç hastada gözlendi.
Patojenik mutasyonun tanımlanması
Sanger dizilimi, tüm hastalarda aynı MYH7 p.G823E varyantını doğruladı, ancak ailelerdeki sağlıklı bireylerde ve 174 kontrolde değil (Şekil 2B). Heterozigot MYH7 p.G823E bu ailede tamamen birlikte ayrılmıştır. Bu ailede, bu varyantı barındıran IV-3 hastaları, hasta III-3'ten miras kalmıştır. III-7 ve III-8 hastaları, babalarından miras kalan aynı varyantı taşıyorlardı. Hasta III-9 için bilgi mevcut değildi.
HCM'de daha önce sporadik bir hasta24 tarafından tanımlanan bu varyant, 1000 G, ESP6500, ExAC, HGMD, ClinVar veritabanlarında veya kontrol deneklerinde bildirilmemiştir. MYH7'nin boyun etki alanı bölgesindeki kodon 823'teki glisin kalıntısı, mevcut tüm omurgalı miyozin dizilerinde yüksek oranda korunmuştur (Şekil 2C). MYH7 bilinen bir HCM-nedensel gendir ve kardiyak gelişim veya yapı / fonksiyonda önemli bir rol oynar. ACMG standartlarına ve yönergelerine dayanarak, MYH7 p.G823E varyantının patojenik bir varyant (PVS1 + PS3 + PS4 + PM2) olduğu tahmin edildi. Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar bu varyantın zararlı olduğunu ve bu ailelerde HCM'nin patogenezine katkıda bulunduğunu desteklemektedir.
C57BL/6N-Myh7em1(G823E) knockin farelerde ciddi kardiyak hipertrofi gelişti
MYH7 p.G823E'nin patogenezini daha fazla doğrulamak için C57BL/6N-Myh7em1(G823E) knockin fareleri üretiyoruz. C57BL/6N-MYH7em1(G823E) knockin farelerde doğumdan sonra yaşa bağlı kardiyak hipertrofi gelişti (Şekil 2A,B). Ekokardiyografide IVS ve LVPW'nin C57BL/6N-Myh7em1(G823E) knockin farelerde artmış HR ile geliştiği saptandı (Tablo 1). Bu sonuçlar da histolojik analizlerle doğrulandı (Şekil 3). Vahşi tip ve heterozigot fareler arasında LVDd, LVD, EF veya CO'da belirgin bir fark yoktu (Tablo 1).

Şekil 1: Ultrason veri toplama . (A) Prob, sternumun uzun ekseninde bulunur. (B) Prob, sternumun kısa ekseninde bulunur. (C) Sternumun uzun eksenli görünümünün M-mod ultrason görüntüsü. Sarı ok, interventriküler septumun yerini gösterir. Kırmızı ok, yüzer valfi gösterir. (D) Sternumun kısa eksenli görünümünün M modu ultrason görüntüsü. Sarı ok, ön papiller kasın yerini gösterir ve aşağıdaki çıkıntı posterior papiller kastır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Resim 2: Heterozigot MYH7 G823E varyantını taşıyan büyük aile . (A) Prob bir okla işaretlenmiştir. Tam ve açık daireler ve kareler sırasıyla etkilenen ve normal bireyleri gösterir. (B) MYH7'deki G823E varyantı, Sanger dizilimi ile doğrulanmıştır. (C) MYH7 G823E sahasının farklı türlerde korunması. Sarı ok, yüksek oranda korunmuş olan farklı türlerin amino asit dizisindeki G823E bölgesini temsil eder. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Miyokard dokusunun patolojik değişiklikleri. (A) Miyokard lifleri düzenli bir şekilde düzenlenir ve her bir parça arasında anlamlı bir fark yoktur. (B) Ventriküler kas lifi hipertrofisi, düzensiz düzenleme ve lezyonlar esas olarak sol ventrikülün arka duvarında ve interventriküler septumda yoğunlaşır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| C57BL/6N-Myh7em1(G823E) knockin fare grubu | Kontrol grubu | ||
| (n=4) | (n=6) | ||
| İK (/dak) | 451,25 ± 25,786 | 413,83 ± 12,77 | P = 0,015 |
| LVDd (mm) | 4.12 ± 0.33 | 3,95 ± 0,20 | P = 0.330 |
| LVD'ler (mm) | 2,95 ± 0,44 | 2.85 ± 0.20 | P = 0.626 |
| EF(%) | 55,02 ± 9,52 | 54,31 ± 5,11 | P = 0.881 |
| CO (mL) | 18,46 ± 3,05 | 15,30 ± 2,39 | P = 0,102 |
| IVS (mm) | 1.13 ± 0.20 | 0.67 ± 0.07 | P = 0,001 |
| LVPW (mm) | 1.40 ± 0.60 | 0.70 ± 0.06 | P = 0.000 |
Tablo 1: p.G823E ve wild tip için morfoloji ve fonksiyon analizi. Veriler SPSS kullanılarak analiz edilmiştir. Sürekli değişkenler ortalama ± standart sapma (SD) olarak ifade edilir. Öğrencinin t veya Wilcoxon, sürekli değişkenler için toplam testleri sıralar. 0.05'in altındaki P-değerleri istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.
Ek Dosya 1. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Yazarların beyan edecek finansal çıkar çatışmaları yoktur.
Klinik çalışmamızda bulunan ailesel kalıtsal kardiyomiyopati ailesine dayanarak, bu mutasyonu doğrulamak için CRISPR / Cas9 aracılı genom mühendisliği aracılığıyla fare MYH7 lokusunda bir nokta mutasyonu (G823E) olan bir C57BL / 6N fare modeli oluşturduk.
Bu çalışma, Guangdong Eyaleti Tıbbi Araştırma Fonu projesi (A2022363) ve Çin Guangdong Bilim ve Teknoloji Komitesi'nin (hibe no.2022) ana projesi tarafından desteklenmiştir.
Maryland Üniversitesi, College Park'tan Qingjian Chen'e bu yazının hazırlanması sırasındaki yardımları için teşekkür ederiz.
| 0.5 kez; TBE | Şangay Sangon | ||
| 2 kez; Taq Master Mix (Boya Artı) | Nanjing Novizan Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Agarose | Regu | ||
| Anestezi makinesi | Reward Life Technology Co., Ltd. | R500 | |
| BEDTools | 2.16.1 | ||
| Cas9 gRNA hedef verimlilik kitini tespit etmek için in vitro sindirim yöntemi | Viewsolid Biotechnology Co., Ltd. | VK007 | |
| DNA İşaretleyici | Thermo Fisher Scientific | ||
| DNA stabilizatörü | Şangay Seebio Biyoteknoloji Co., Ltd. | DNAstable LD | ,DNA bozulmasını önler |
| Elektrikli parafin mikrotomu | Shenyang Hengsong Technology Co., Ltd. | HS-S7220-B | |
| GATK | v3.5 | ||
| Gentra Puregene kan kiti | Santa Clara | ||
| Cam slayt, lamel | Jiangsu Invotech Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Hematoksilen boyama çözeltisi, Eosin boyama çözeltisi | Shanghai Biyuntian Biotechnology Co., Ltd. | C0107-500ml, C0109 | |
| HiSeq X-ten platformu | Illumina | , | yakalanan kitaplıklarda dizileme gerçekleştirir |
| Koryonik gonadotropin enjeksiyonu | Livzon Pharmaceutical Group Inc. | ||
| Hamile kısrak serumu gonadotropin enjeksiyonu | Livzon Pharmaceutical Group Inc. | ||
| İzofluran | Yerel tedarikçiler | inhalasyon anestezi | |
| Mikroenjeksiyon mikroskobu | Nikon | ECLIPSE Ts2 | |
| NanoDrop | Thermo Fisher Scientific | 2000 | |
| Parafin Gömme Makinesi | Shenyang Hengsong Technology Co., Ltd. | HS-B7126-B | |
| Picard | (2.2.4) 20 | ||
| Proteinaz K | Merck KGaA | ||
| samtools | 1.3 | ||
| Sıralayıcı | Uygulamalı Biyosistemler | ABI 3500 | |
| Stereomikroskop | Nikon | SMZ745T | |
| SureSelect İnsan Tüm Exon V6 | Agilent Technology Co., Ltd. | ekzom probu | |
| T7 ARCA mRNA Kiti | New England BioLabs, Inc. | NEB-E2065S | |
| Sıcaklık kutusu | BINDER GmbH | KBF-S Solid.Line | |
| Trizma Hidroklorür Çözeltisi | Sigma, Merck KGaA | No. T2663 | |
| Veteriner ultrason sistemi | Royal Philips | CX50 |