首次揭示干擾素λ受體突變導致臨床遺傳性耳聾

2月16日（正月初一），國際醫學遺傳學期刊Journal of Medical Genetics在線發表了解放軍總醫院的科研成果「Mutation of IFNLR1, an interferon lambda receptor 1, is associated with autosomal-dominant non-syndromic hearing loss」，揭示了IFNLR1在聽覺系統中的重要作用，IFNLR1突變與遺傳性聽力損失（ADNSHL）密切相關。

本研究中斑馬魚模型構建及表型分析是在上海南方模式生物斑馬魚平台上完成的。

遺傳性聽力喪失具有高度遺傳異質性的特點，幾百種編碼多種蛋白質的基因突變都可能與之相關。而常染色體顯性非綜合征性聽力喪失（ADNSHL）的患者佔到遺傳性聽力喪失者的20％左右，他們通常表現為由最初的高頻率聽力損失發展到舌下進行性聽力損傷。迄今為止，已經繪製了59個ADNSHL基因位點，並且已經確定了36個致病基因。

干擾素（IFN）λ受體1（IFNLR1，MIM 607404）屬於II類細胞因子受體家族，負責識別細胞外環境中的細胞因子和IFN，以及啟動細胞內信號傳導級聯，從而導致一系列反應，例如造血、免疫系統調節和細胞生長和發育。然而，IFNLR1在聽覺系統中的功能尚未描述。

研究人員使用遺傳連鎖分析和全外顯子組測序的組合來鑒定作為常染色體顯性遺傳性聽力障礙的原因的IFNLR1中的突變，結果發現IFNLR1 c.296G> A（p.Arg99His）很可能是該家族中遺傳性聽力障礙的致病基因突變。

Figure 1. Identification of a mutation in IFNLR1 causing ADNSHL.

接下來研究人員進一步評估了IFNLR1基因在小鼠中的表達，繪製了出生後30天的小鼠內耳中Ifnlr1表達模式的示意圖（Fig2A）。在耳蝸中，Ifnlr1在柯蒂氏器，賴斯納氏膜，基底膜，螺旋韌帶，內溝細胞，內柱細胞和外柱細胞中表達（Fig2B）。 Ifnlr1在內毛細胞（IHCs）和外毛細胞（OHCs）纖毛中高表達，與鬼筆環肽（標記耳蝸基底膜外毛細胞的表皮板）部分共定位（Fig2G）。利用可特異性標記神經纖維和神經元的神經絲重鏈抗體（NF200）發現Ifnlr1在耳蝸神經纖維和螺旋神經節神經元中共定位（Fig2D，E）。在柯蒂氏器的大多數細胞的細胞質和細胞核質中Ifnlr1均高表達；與IHCs不同，Ifnlr1在OHCs的核質中沒有表達（Fig2C，H-J）。並且觀察到Ifnlr1和鬼筆環肽在前庭上皮壺腹部有共定位的表達（Fig2F）。

Figure 2. Immunofluorescence analysis of ifnlr1 expression in the inner ear of P30 mice.

利用斑馬魚Morpholino（MO） Knockdown技術，獲得ifnlr1敲低斑馬魚模型（Fig3A，B）。

ifnlr1敲低後斑馬魚的早期發育中（從32hpf到4dpf）沒有發生顯著變化。在對照和ifnlr1-e4i4-MO注射的魚中，在節間血管（ISV）中的循環看起來正常。 敲低ifnlr1不會誘導器官特異性凋亡或巨噬細胞遷移，這表明細胞凋亡和炎症可能不是導致毛細胞數量減少的原因。

而在發展的後期階段，ifnlr1敲低引起了斑馬魚鰾充氣異常，同時腸腔面積擴大（Fig3C-F）。（魚鰾與人類的肺是同源器官，魚鰾異常說明 ifnlr1 基因突變也可能在臨床上影響人類的肺功能。）與正常對照相比，ifnlr1敲低斑馬魚的神經丘數量減少（Fig3I，M）。使用四種標記，GFP（毛細胞），SOX2（支持細胞），BrdU（增殖細胞）和DAPI（核），在6dpf Tg(Brn3c：mGFP)轉基因斑馬魚中計數每個神經丘的毛細胞和支持細胞。ifnlr1敲低斑馬魚幼魚側線神經丘中毛細胞和支持細胞少於野生型（WT）（Fig3O），而且突變體中BrdU陽性細胞的數量低於WT（Fig3O，R），說明毛細胞和支持細胞的損失與細胞增殖減少相關。

Figure 3. Phenotypes of ifnlr1 zebrafish morphants.

通過將斑馬魚 ifnlr1 mRNA 與 ifnlr1 MO 共注入單細胞階段胚胎以拯救由MO引起的異常。拯救實驗結果顯示，野生型 ifnlr1 mRNA可以在很大程度上挽救ifnlr1-e4i4-MO誘導的魚鰾充氣異常表型，以及6dpf時斑馬魚毛細胞和頭部神經丘的減少。這些結果提示IFNLR1突變導致JS4842家族的聽力損失（Fig4 ）。

Figure 4. Coinjection of ifnlr1 mrna from non-mutant zebrafish rescued the phenotypes of non-inflated SB, hair cell loss and head neuromast loss (6 dpf) induced by ifnlr1-e4i4-MO.

通過realtime-PCR檢測發現，細胞因子受體家族成員b4（crfb4，也叫白細胞介素（IL）10受體2，il10r2 ），jak1，酪氨酸激酶2（tyk2），stat3，stat5，這些Jak/STAT信號通路有關的基因在ifnlr1敲低後被上調（Fig5）。從而推測ifnlr1 突變可能通過Janus激酶（Jak）1 /信號轉導和轉錄激活因子（sTAT）3信號通路促成聽力損失。

Figure 5. Jak1/Stat3 signalling pathway were upregulated in ifnlr1-morphant zebrafish.

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