2020年11月16日，廈門大學(xué)細胞應(yīng)激生物學(xué)國家重點實驗室，生命科學(xué)學(xué)院陶濤教授課題組與哈佛醫(yī)學(xué)院Golden教授實驗室在Annals of Neurology合作發(fā)表題為“PIK3R2/Pik3r2 Activating Mutations Result in Brain Overgrowth and EEG Changes”的封面文章。該研究首次構(gòu)建了磷酸肌醇3激酶調(diào)控亞基2（PIK3R2，Phosphoinositide-3-Kinase Regulatory Subunit 2）的p.G367R突變基因敲入小鼠，成功獲得了人類PIK3R2 p.G373R病理突變（對應(yīng)小鼠p.G367R）所導(dǎo)致的巨腦-多小腦回-多指/趾-腦積水（MPPH，megalencephaly-polymicrogyria-polydactyly-hydrocephalus）綜合征的重要病理特征。

磷酸肌醇3激酶（PI3K，Phosphoinositide 3-Kinase）是催化磷脂酰4,5二磷酸（PIP2，phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate）轉(zhuǎn)變?yōu)榱字?,4,5三磷酸（PIP3，phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate ）從而激活PI3K-AKT通路的一個激酶復(fù)合物。PI3K-AKT通路調(diào)控細胞生長、增殖、凋亡等重要的生命活動，該通路中多個蛋白質(zhì)的激活突變與人類MPPH綜合征和巨腦-毛細血管畸形（MCAP，megalencephaly capillary malformation）綜合征密切相關(guān)。雖然這些蛋白質(zhì)的病理突變都導(dǎo)致了PI3K-AKT通路的過度激活，其導(dǎo)致的癥狀有相似之處但卻又各有不同。如：PI3K復(fù)合物的催化亞基PIK3CA病理突變通常導(dǎo)致MCAP綜合征及其它器官過度生長，而PI3K復(fù)合物的調(diào)控亞基PIK3R2、AKT3以及CCND2等蛋白的病理突變則通常與MPPH及其它巨腦綜合征相關(guān)。雖然已有實驗室建立了PIK3CA和AKT3等蛋白的病理突變小鼠模型，然而隨著在MPPH綜合征患者中越來越多地發(fā)現(xiàn)PIK3R2病理突變，且絕大多數(shù)這些病例是p.G373R位點的病理突變，因此，建立該位點突變的動物模型并對其與其它相關(guān)動物模型、相關(guān)疾病間的異同等問題進行研究則對闡明相關(guān)疾病的致病機理等尤為重要。

該研究利用CRISPR/CAS9技術(shù)構(gòu)建了PIK3R2 p.G367R的突變基因敲入小鼠，并對小鼠的大腦發(fā)育狀況進行了系統(tǒng)性評估。研究發(fā)現(xiàn)，該小鼠模型體內(nèi)的PI3K-AKT通路過度激活、大腦過度生長并伴隨腦電異常（提示偶發(fā)癲癇）。進一步的分析還發(fā)現(xiàn)：該小鼠胚胎期大腦皮質(zhì)內(nèi)的細胞增殖、細胞周期退出、神經(jīng)元遷移等生理活動并未發(fā)生顯著改變，但胚胎期大腦皮質(zhì)分層呈現(xiàn)輕微異常，成年后大腦皮質(zhì)內(nèi)平均細胞體積增大、密度降低。此外，該研究對攜帶PIK3R2 p.G373R病理突變的MPPH綜合征病例進行了回顧性分析，發(fā)現(xiàn)該小鼠模型的巨腦、偶發(fā)癲癇等表型與MPPH綜合征患者的典型癥狀相吻合。這些研究，為進一步探索該突變導(dǎo)致的相關(guān)疾病的致病機理提供了新的視角，為研發(fā)MPPH綜合征的新療法提供了可靠的實驗動物模型。

論文的第一作者是生命科學(xué)學(xué)院2012級博士研究生石岫嶼，她在美留學(xué)期間獲得了中國國家留學(xué)基金委的資助。美國賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院、西雅圖兒童研究所綜合腦研究中心相關(guān)團隊也參與了研究工作。陶濤實驗室自2006年與Golden實驗室開展合作，先后在JBC，Annals of Neurology等雜志上發(fā)表三篇論文。這篇論文也是陶濤實驗室第三篇封面論文。

編輯：李麗