[发明专利]一种特发性基底节钙化致病基因突变小鼠模型的构建

说明书

本发明提供了一种特发性基底节钙化致病基因Slc20a2‑c.[1805C>G；1806C>G]突变小鼠模型及其构建方法，并将一种突变杂合小鼠精子Slc20a2‑c.[1805C>G；1806C>G]保藏在位于武汉大学内的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：C2017256，实验证实本发明构建的特发性基底节钙化致病基因突变小鼠模型模拟了人类特发性基底节钙化(IBGC)患者的系列临床表型，说明IBGC疾病小鼠模型构建成功，为筛选用于治疗特发性基底节钙化(IBGC)疾病的药物奠定了基础。

技术领域

本发明属生命科学领域，涉及一种致病基因突变小鼠模型及其构建方法，具体涉及特发性基底节钙化致病基因突变敲入小鼠模型及其构建方法。

背景技术

特发性基底节钙化(Idiopathic basal ganglia calcification，IBGC)是一种以基底节及大脑其他部位钙化为特征的神经系统遗传疾病，俗称Fahr病。患者多在30～60岁之间发病，可出现帕金森样症状、共济失调、肌张力障碍、痴呆、记忆力下降、精神错乱、情感障碍、癫痫和头痛等症状。IBGC钙化在CT上表现为卵圆形或八字形高密度影，多呈对称性，常见累及部位有尾状核、齿状核、脑白质、丘脑、皮质、中脑、脑桥等。基底节钙化是临床CT检查中一种常见的征象，发生率为1％～20％，且随着年龄的增加而升高。甲状旁腺功能减退、微生物感染、年龄、肿瘤、外伤、中毒等多种因素均可引发基底节钙化，但IBGC患者颅内钙化的发生与上述因素无关，其血清生化指标如血磷、血钙、甲状旁腺激素(PTH)、碱性磷酸酶(ALP)、1,25(OH)₂D、成纤维生长因子23(FGF23)等均正常。

IBGC疾病多以常染色体显性方式(Autosomal dominant,AD)遗传，具有高度遗传异质性。2008年，我们通过对一个来自中国河南的5代IBGC大家系 (HN-IBGC)进行全基因组微卫星标记连锁分析，将该家系致病基因定位在8 号染色体8p21.2-q11.23之间约25.0Mb的区域。这是一个新的IBGC致病位点，为进一步寻找IBGC致病基因奠定了基础。随后，我们又收集了一个来自中国山东的IBGC大家系(SD-IBGC)，连锁分析发现该家系致病基因同样定位于上述位点内，进一步精细定位将8p21.1-q11.23缩短在8p12-q11.23(18.7Mb 物理图距)染色体区段。对该区段内的候选基因进行测序，在HN-IBGC和SD- IBGC家系中分别发现SLC20A2基因c.1492G>A/p.G498R和 c.1802C>G/p.S601W突变，进一步验证在北京、巴西和西班牙的IBGC家系中又发现5个新突变，分别是c.1802C>T/p.S601L、c.124_126delGTG/p.V42del、c.1409delC/p.P470Lfs*38、c.1723G>A/p.E575K和c.1784C>T/p.T595M。上述7个突变分别在各自家系中与IBGC患者共分离，在508例家系外正常汉族人群和389例欧美洲人群中不存在上述突变，在千人基因组数据库中并非SNPs。这些结果首次在遗传上证明了SLC20A2基因突变是导致IBGC疾病的原因，这也是第一个IBGC疾病的致病基因。

SLC20A2基因编码III型钠-磷协同转运体2(PiT2)，在人体内广泛表达。通过体外功能实验我们发现，与野生型PiT2转运体相比，突变型(S601W, S601L,T595M,E575K,G498R和V42del)转运体向胞内转运无机磷(Pi)的活性大大降低，证实SLC20A2突变可导致PiT2磷转运障碍；但突变型转运体并未影响野生型转运体的磷转运功能，说明IBGC钙化发生的分子基础为PiT2单倍剂量不足，而非显性负效应。该研究率先发现SLC20A2突变是导致IBGC的致病原因，并且阐明了该病的致病机制是由无机磷跨膜转运障碍而导致。