3353例汉族儿童非综合征性听力损失基因突变图谱

The landscape of gene mutations in a cohort of 3353 Han Chinese children with nonsyndromic hearing loss.

作者信息Yun Xiao, Lei Chen, Yuechen Han, Jianfen Luo, Mingming Wang, Yu Ai, Wenwen Liu, Wenping Xiong, Yu Jin, Shuhui Kong, Kaifan Xu, Zhaomin Fan, Lei Xu, Haibo Wang
PMID41833579
发布时间2026-04
DOI10.1016/j.ebiom.2026.106211

实验完整度

包含患者队列遗传筛查、敲入/敲除小鼠模型、细胞功能实验及机制研究等多层级证据。

主要模型

3353例汉族非综合征性听力损失儿童队列 Foxi1N155del/+敲入小鼠 Neu4-/-敲除小鼠 HT22细胞系 HeLa细胞系

重点核对

SNPscan检测115个已知突变位点 TPS涵盖180个已知耳聋基因 WES平均覆盖深度>100×,>99%区域≥20× ABR检测频率包括4、5.66、8、11.3、16、22.6、32 kHz Neu4敲除小鼠ABR测试在2月龄进行

摘要

背景:基因诊断在提高儿童听力损失的识别和临床管理中发挥关键作用,最终改善生理结果和社会情感发展。作为以显著遗传异质性为特征的最常见感觉障碍之一,听力损失需要实施高效的诊断方法,以指导针对性的临床干预和个性化护理策略。方法:本研究招募了3353名非综合征性听力损失的汉族儿童,包括598例有家族史的多发家系病例。我们采用SNPscan、靶向panel测序(TPS)和全外显子组测序(WES)来描绘突变图谱。结果:采用分层基因组检测策略,我们对所有3353名参与者进行了SNPscan检测,对675例进行了TPS检测,对204例多发家系病例进行了WES检测。在该队列中,我们实现了总体诊断率为48.3%(1620/3353)。我们的分析在24个基因中鉴定出87个既往未报道的变异,包括一个与Mondini畸形和扩大的前庭导水管相关的de novo FOXI1突变(c.479_481del),并通过敲入小鼠模型进行了验证。此外,我们发现NEU4作为与听力损失相关的候选基因,敲除小鼠和细胞模型证明了其通过破坏神经氨酸酶活性和轴突发育在听觉功能障碍中的作用。这些发现丰富了耳聋相关基因谱,并为听力损失的诊断提供了新的理论基础。解读:这项研究不仅扩展了听力损失的遗传谱系,还强调了先进测序技术在指导精准治疗和早期综合征监测中的临床应用价值。该研究提供了汉族人群听力损失相关致病变异遗传图谱的详细特征,这将有助于设计经济有效的遗传筛查方案,并为全球理解听力损失遗传学提供有价值的见解。资金:本研究由国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省自然科学基金重大基础研究项目资助。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在揭示汉族儿童非综合征性听力损失的基因突变图谱,并鉴定新的致聋基因及变异。
核心机制
FOXI1 c.479_481del突变通过显性负效应导致SLC26A4转录激活降低,引起Mondini畸形和前庭导水管扩大;NEU4功能缺失导致神经氨酸酶活性降低和轴突发育异常,从而影响听觉功能。
主要证据
基于3353例患者的队列检测获得48.3%的诊断率;Foxi1敲入小鼠ABR阈值升高及形态学异常;Neu4敲除小鼠和HT22敲除细胞显示神经氨酸酶活性下降及轴突异常。
研究意义
该研究扩展了听力损失遗传谱,并为精准治疗和早期综合征监测提供依据,有助于设计经济有效的遗传筛查方案。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者队列遗传筛查

确定队列中已知致聋基因的突变频率和诊断率。

对3353例样本进行SNPscan检测115个常见突变,675例进行TPS检测180个基因,204例进行WES检测,并评估诊断率。

2

Foxi1突变功能验证

验证FOXI1 c.479_481del突变的致病性及其机制。

构建Foxi1N155del/+敲入小鼠,进行ABR、OCT、H&E染色检测听力及内耳形态;通过双荧光素酶报告基因实验检测突变对SLC26A4启动子转录活性的影响。

3

NEU4基因功能验证

验证NEU4作为候选耳聋基因的致病性。

构建Neu4-/-敲除小鼠和HT22敲除细胞,进行ABR、神经形态分析、神经氨酸酶活性检测、RNA-seq等。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
IDTxGenExomeResearch v2试剂盒Integrated DNA Technologies--
BWA 0.7.17----
GATK (v.4.2.3.0)----
TDT RZ6Tucker Davis Technologies--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
PVDF膜----
ChemiDoc™ MP成像系统BIO-RAD--
Immobilon Western HRP底物MilliporeSigmaP90720
NEU4抗体AVIVAARP52522_P050
GAPDH抗体ZSGB-BIOTA-08
辣根酶标记山羊抗小鼠IgGZSGB-BIOZB-2305
辣根酶标记山羊抗兔IgGZSGB-BIOZB-2301
MAP2抗体Sigma-AldrichAB5622
Myosin ⅦA抗体Proteus Biosciences Inc25-6790
CTBP2抗体BD biosciences612044
Tuj1抗体Cell Signaling Technology5568S
DAPISigma-AldrichD9542
驴抗兔Alex647Thermo Fisher ScientificA-31573
驴抗兔Alex488Thermo Fisher ScientificA-21206
NEU4抗体Proteintech12995-1-AP
HRP偶联二抗Abcamab6721
Olympus BX53显微镜Olympus--
光学相干断层扫描系统THORLABS--
pEASY-T1克隆载体TransgenCT101
DIG RNA标记试剂盒Roche11175025910
DMEM培养基ProcellCM-0697
胎牛血清----
青霉素-链霉素Procell--
Lipofectamine 3000invitrogenL3000015
杀稻瘟菌素invivogenant-bl-05
双荧光素酶报告基因检测试剂盒PromegaE1910
细胞计数试剂盒(CCK-8)BiosharpBS350A
神经氨酸酶检测试剂盒BeyotimeP0306
TRIzol试剂----
NanoPhotometer®IMPLEN--
Agilent 2100 RNA nano 6000检测试剂盒Agilent Technologies--
VAHTS Universal V6 RNA-seq文库制备试剂盒--NR604-01/02
NovaSeq 6000平台Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者招募
纳入标准:0-18岁非综合征性听力损失汉族儿童,排除综合征性病例;样本量3353例;采集外周血提取DNA
阅读提示:Methods - Study design and participants
遗传筛查
SNPscan检测115个常见突变位点;TPS覆盖180个基因;WES平均深度>100×,>99%区域≥20×;变异解读遵循ACMG及ClinGen HLEP指南
阅读提示:Methods - Genetic analysis
动物模型
Foxi1N155del/+敲入小鼠和Neu4-/-敲除小鼠均基于C57BL/6J背景,通过CRISPR-Cas9构建;动物实验符合伦理审查
阅读提示:Methods - Generation of the Foxi1N155del/+ and Neu4−/− mouse
ABR检测
麻醉剂量:xylazine 10 mg/kg,ketamine 50 mg/kg;检测频率:4, 5.66, 8, 11.3, 16, 22.6, 32 kHz;阈值定义为可观察到任何波的最低声压级
阅读提示:Methods - Auditory brainstem response (ABR)
细胞实验
HT22细胞培养条件:DMEM+10%FBS+1%青霉素-链霉素;转染试剂:Lipofectamine 3000;敲除筛选:10 μg/ml blasticidin;检测方法:神经氨酸酶活性、CCK-8、Western blot等
阅读提示:Methods - Cell culture and plasmid transfection