酶美先天性脊柱侧凸（Congenitalscoliosis，CS）是胚胎期脊柱椎体发育异常导致脊柱生长不对称引起一个或多个节段的侧方弯曲。临床上将椎体结构异常导致脊柱弯曲＞10°定义CS。CS在活产婴儿中发病率在约为1/。CS可以单独存在，或伴有肾脏、心脏、脊髓等其它器官发育缺陷，也可能是其它综合征的一部分。CS影响婴幼儿及青少年的生长发育，导致身体变形，严重时可影响心肺发育和功能，甚至可能会因脊髓受压而发生瘫痪，影响患者的生活与工作，给家庭与社会造成极大负担。目前认为遗传与环境因素均在CS发病中发挥作用，CS发病于胚胎时期体节形成过程中，可由发育相关基因突变、妊娠中环境因素改变单独或共同作用所致。近年来关于CS候选基因和动物模型的相关研究结果认为：导致椎体缺陷的遗传因素参与疾病发生，CS是一种多基因遗传疾病。已发现多种分子(如Notch、Wnt、FGF等)的突变可导致CS的发生，但其遗传病因和潜在机制仍了解甚少。因此鉴定CS的致病基因，阐明CS发生的潜在的分子机制，有助于临床上开展早期诊断、干预与治疗，延缓疾病进展，改进患者生存质量。年1月24日，医院（陆*特色医学中心）陈林团队和西南大学罗凌飞团队，在NatureCommunications杂志上发表题为Dstykmutationleadstocongenitalscoliosis-likevertebralmalformationsinzebrafishviadysregulatedmTORC1/TFEBpathway的研究论文，发现了导致CS新的致病基因dstyk，并揭示了dstyk突变导致CS的潜在细胞及分子机制。为了寻找在脊柱发育中具有重要功能的新基因，研究团队进行了ENU诱导的大规模斑马鱼突变体筛选，结合钙*绿素活体染色对不同发育阶段突变体进行脊柱发育的表型分析，筛选得到一个CS样椎体发育畸形的突变体，通过定位克隆以及回救实验发现该突变体的致病基因为dstyk（dualserine/threonineandtyrosineproteinkinase），同时利用CRISPR/cas9技术敲除斑马鱼dstyk确认了脊柱侧凸表型。研究发现，dstyk突变体有严重的椎体发育缺陷，伴有脊柱神经弓和血管弓融合紊乱。进一步研究显示，dstyk突变导致脊柱畸形的细胞机制是由于脊索细胞液泡生成缺陷与膨胀不完全，导致脊索发育异常，Shh分泌减少，脊索鞘发育畸形，进而导致中轴骨分节异常和索椎体矿化形成异常，从而导致脊柱侧凸畸形的发生（图1）。图1：斑马鱼WT和dstyk突变体脊柱发育示意图斑马鱼脊索液泡作为一种特殊的溶酶体相关细胞器（lysosome-relatedorganelles，LROs），与溶酶体具有相似的特征。有趣的是，该研究通过体内及体外实验发现，DSTYK定位于晚期内吞体/溶酶体，通过促进晚期内吞体/溶酶体的适当聚集和融合，也参与了溶酶体的生成。进一步分子机制研究发现dstyk突变体中脊索液泡和溶酶体形成缺陷是由于dstyk突变激活了mTORC1信号通路，抑制转录因子TFEB的磷酸化，从而抑制TFEB入核，导致脊索液泡和溶酶体形成障碍。通过药物抑制mTORC1信号或敲降mTORC1可部分回救dstyk突变体中脊索液泡生成障碍和脊柱畸形的表型（图2）。图2：DSTYK调控mTORC1/TFEB通路的模式图综上所述，这项研究通过大规模筛选创新性的发现了导致先天性脊柱侧凸新的致病基因，揭示了dstyk突变通过影响脊索液泡形成导致脊索发育及椎体形成缺陷从而导致先天性脊柱侧凸的细胞学机制，更重要的是，研究发现DSTYK可通过调控mTORC1/TFEB通路调节脊索液泡及溶酶体的形成，这将加深我们对LROs生成、脊索和脊柱发育的理解，而调节mTORC1/TFEB信号通路活性可能是早期治疗先天性脊柱侧凸的潜在干预策略。陆**医大学陈林教授，谢杨丽副教授和西南大学罗凌飞教授为该论文共同通讯作者，陆**医大学孙先定博士为该论文第一作者。原文链接：