基因组时代的雷霍夫父女

尽管受过遗传医学的训练,休·雷霍夫并不知道他的女儿哪里出了问题。因此,他决定亲手找出问题所在

雷霍夫的女儿患有一种罕见的遗传性缺陷,他决定亲自分析女儿的基因,找出问题之所在

 

 

雷霍夫一家,中间为患遗传缺陷的女儿  Nature图片


    “很乐意将这个故事告诉中国读者。”休·雷霍夫(HughRienhoff)在电子邮件里写道。这个五十多岁的男人居住在美国旧金山,曾经拿过遗传专业的博士学位,后来又放弃了研究,开始从事对生物技术领域的投资工作。“没想到,多年以后又亲手做起实验”,这一切都是为了他的女儿,一个带有罕见遗传性出生缺陷的孩子,“尽管受过遗传医学的训练,休·雷霍夫并不知道他的女儿哪里出了问题。因此,他决定亲手找出问题所在”——10月17日出版的《自然》杂志介绍了他的故事。
    四年前,雷霍夫的这个女儿出生,这是他的第三个孩子。然而,她看起来有点异样,有点黑,有点软散,雷霍夫注意到她的脚,比普通人的似乎要长一点。
    “当时没有想太多”,因为女儿出生的欢乐掩盖了一切。但是随着时间的推移,雷霍夫一家渐渐发现了这个孩子的异常:她明显发育不正常,手指和脚趾不能伸直。雷霍夫最初怀疑她得的是马凡氏综合征(marfan'ssyndrome),这是一种先天性遗传性结缔组织疾病,又名蜘蛛指(趾)综合征,大约每5000例新生儿中会有一例,致病的问题在于编码一种叫原纤维蛋白-1(fibrillin-1)蛋白的基因发生了异样。但幸运的是,她并不完全符合这个病——马凡氏综合征患者的心血管系统会有严重缺陷。
    带着先天性遗传缺陷出生的孩子中,每年都有一部分得不到确切的诊断——也许是由于一种已知的疾病以某种特殊的方式表现出来,也可能是因为这种致病的基因突变根本没有出现在已知案例中——因此,他们是特殊的,无法找到对应的疗法。
    但是雷霍夫不愿意妥协,他觉得“自己应该做点什么”,他曾是约翰·霍普金斯大学医学院的学生,雷霍夫想了解到底是何种基因何种蛋白出了问题。
    2005年的春天,雷霍夫带着女儿去约翰·霍普金斯大学拜访一位老友,在那儿遇到了两位遗传学家哈尔·迪斯(Hal Dietz) 和巴特·洛伊(Bart Loeys)。听完雷霍夫的叙述后,他俩要求小女孩张开嘴,“他们注意到了女儿小舌头是分叉的,奇怪的是,以前我们从未注意过。”雷霍夫说。
    在马凡氏综合征中出问题的那个蛋白,原纤维蛋白-1,是一种细胞间基质蛋白,而迪斯的研究表明,这个蛋白的作用并不仅仅在此,它还与一种转移生长因子β(TGF-β)相结合,在细胞间起通讯作用。而编码某个TGF-β蛋白的基因一旦出问题,引起的病症也与马凡氏综合征差不多,这种洛伊-迪斯症的一个显著特征就是小舌头分叉。
    洛伊-迪斯症的平均死亡年龄是26岁,患者的动脉系统会受到严重的破坏——在回来的飞机上,雷霍夫阅读了相关的材料,心沉了下去。
    幸运的是,随后对女儿的相关基因测序表明,这个基因没有问题。
    雷霍夫受到启发,既然这些病症有类似的表象,那么很有可能,他女儿的遗传缺陷也在这儿。雷霍夫将注意力集中到了TGF-β信号通路上,他开始大量阅读这个领域的文献。
    TGF-β蛋白家族包括许多种蛋白,肌肉生长抑制素是其中一种。因为女儿的“肌肉生长有问题,因此一开始我盯住了这个蛋白”,雷霍夫说。2004年曾有研究者报道,有个男孩生来力大无穷,肌肉格外发达,正是因为编码肌肉生长抑制素的基因有缺陷,导致他的肌肉过度生长。
    雷霍夫得知没有人研究这个基因疾病,于是他买了一台二手的基因扩增仪和微量离心管、吸液器等设备,“总共花了2000美元”,他甚至还自己设计了序列特异性引物,开始动手做实验。雷霍夫从女儿的基因组中找到他所要寻找的基因,并将它们扩增,送到专门的机构去测序。
    他得到了那些序列。雷霍夫将其与正常基因比对,结果发现在编码肌肉生长抑制素的一个受体ACVR1B的基因上有一个突变。
    故事就进行到这里,雷霍夫还不知道自己是否找到了正确的答案,或许导致他女儿疾病的遗传缺陷还不止这些,或许这个突变根本就是不重要的,但是雷霍夫觉得,“至少自己的努力有了一点点回报”,对于他和类似的家庭来说,曙光已经出现。

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