Genome Medicine | 简化VUS致病性鉴定流程,通过成像流式细胞术快速揭示变异的病生理机制
- boke
- 2025-03-26
- 3:47 下午

背 景
辨别意义不明的变异 (VUS) 构成了一项主要的诊断挑战,部分原因在于缺乏易于使用且功能强大的细胞检测方法,这些方法有助于解释致病性和病理生理学。为了应对这一挑战,我们提出了一种基于成像流式细胞术平台的高通量细胞功能筛选方法。
基因组学时代彻底改变了遗传疾病的诊断。随之而来的是遗传筛查,为尚未明确的疾病实体提供了线索:意义不明的变异体(VUS)。对于这些变异体,其与人类疾病的关系尚未建立。阐明VUS病理的关键在于确定该变异对细胞功能的影响。这需要计算机模拟 (in silico)、体外实验、体内实验以及专家分析。
研究基因变异对RNA水平、蛋白质水平和细胞通路的影响可能需要数年,成本也高,结果却难以预测。因此,许多VUS病例未被探索和解决。
阐明VUS病理的关键在于确定该变异对细胞功能的影响。除了VUS对RNA或蛋白质稳定性的影响外,至关重要的是评估该变异会影响哪些细胞通路。然而,众多潜在受影响的细胞通路中,应该先研究哪些,以及优先选择哪些检测方法,可能很棘手。
尽管如此,基于通路的功能见解对于理解疾病病理生理学(与临床表现相关)和开发有效治疗至关重要。我们推测,筛选形态学和功能性细胞变化,能缩短设计有效功能检测的时间,从而帮助确定关键因素。通过缩小研究的细胞通路范围,功能性细胞筛选可以提供一个起点,从而允许对后续实验后续检测进行更针对性的设置。
成像流式细胞术(IFC)结合了流式细胞术和显微镜,能快速提取细胞相关特征和形态特征。这些方面使得IFC非常适合对VUS个体进行非靶向筛选。
方 法
在成纤维细胞中建立了六项检测,用于评估自噬、溶酶体、高尔基体健康、线粒体功能、内质网应激和 NF-κβ 活性,以量化六个重要细胞器和通路。先使用5种化合物和6位阳性对照患者验证了检测灵敏度。对8名健康对照组和20名VUS个体进行了筛选。
结 果
所有分子化合物和阳性对照组在其对应检测中均显示出显著变化,证实了检测灵敏度。对所有六项检测中的阳性对照患者进行同时筛选,显示了不同的表型特征。此外,在已知疾病基因中携带VUS的个体,其表型特征与携带致病变异的患者不同,但也有相似之处。

对于所有在意义不明确基因 (GUS) 中具有 VUS 的个体,我们发现六项检测结果的一项或多项发生了显著改变。将筛选方法扩展到非靶向方法,导致发现两类变化,包括细胞周期动态变化和DNA修复缺陷。进一步实验发现,其中一位携带 RAD54L2 基因 VUS 的个体,其双链DNA断裂中top2cc(蛋白质和DNA的切割复合物)释放存在高度特异性缺陷。

结 论
基于高通量图像流式细胞仪平台的检测方法简化了VUS致病性鉴定流程,并识别出有价值的病理生理学指标,这些指标能够指导后续实验,从而为基因组精确功能诊断提供了一种新颖而有价值的工具。
参考资料
[1]. Mufels et al., Imaging fow cytometry-based cellular screening elucidates pathophysiology in individuals with Variants of Uncertain Signifcance. Genome Medicine. 2025
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