《The American Journal of Human Genetics（AJHG）》：MDGA2 homozygous loss-of-function variants cause developmental and epileptic encephalopathy
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本研究针对发育性癫痫性脑病(DEE)的遗传基础尚未完全阐明的临床难题，通过外显子组测序在七个近亲婚配家系的九名患者中鉴定出MDGA2基因的纯合功能丧失性变异。功能实验证实变异导致MDGA2膜运输障碍及Nlgn1相互作用受损，从而破坏兴奋性突触功能，首次确立了MDGA2在人类常染色体隐性遗传DEE中的致病角色，为理解DEE的遗传架构提供了新视角。
在大脑精密运行的网络中，兴奋性与抑制性信号的平衡是维持正常功能的基础，一旦失衡便可能引发严重疾病。发育性癫痫性脑病(Developmental and Epileptic Encephalopathy, DEE)便是这样一组灾难性的儿童期起病的神经发育障碍，其特征包括早发、难治性癫痫发作、严重智力残疾或发育倒退。尽管遗传学研究已发现众多DEE相关基因，仍有大量患者无法获得明确的分子诊断，这严重阻碍了精准治疗和遗传咨询的开展。
为揭开DEE的未知遗传面纱，一项发表在《The American Journal of Human Genetics (AJHG)》上的研究将目光投向了一个在动物模型中已被深入研究、但在人类疾病中关联尚未明确的基因——MDGA2。该基因编码一种膜相关的糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白，在调控谷氨酸能突触发育、平衡神经回路兴奋性方面扮演着关键角色。研究人员推测，MDGA2的功能异常可能与人类DEE的发病机制密切相关。
为了验证这一假说，研究团队对来自七个近亲婚配家系的九名患有DEE的个体进行了外显子组测序。结果惊人地一致：所有患者均携带MDGA2基因的纯合功能丧失性变异。这些变异包括无义变异、剪接位点变异、移码变异以及整个外显子的缺失，均预期导致MDGA2蛋白功能的丧失。临床表型分析显示，这些患者表现出高度一致的症候群：婴儿期肌张力低下、严重全面性发育迟缓、难治性癫痫发作，以及进行性加重的特殊面容特征。神经影像学检查则普遍发现了早发性脑萎缩、白质变薄、基底节和海马体积缩小以及髓鞘化延迟等异常。
为了从功能上证实这些遗传变异的致病性，研究人员选取了三个代表性的无义变异进行体外功能研究。他们在人类胚胎肾293T细胞和海马神经元培养体系中表达了野生型和突变型MDGA2蛋白。研究发现，与野生型MDGA2不同，这些无义变异体无法正常运输至细胞膜表面，其与重要突触配体神经连接蛋白-1(Neuroligin-1, Nlgn1)的结合能力也完全丧失。在异源性突触形成实验中，野生型MDGA2能够有效抑制Nlgn1诱导的突触前分化，而突变体则丧失了这种抑制能力。进一步的电生理记录表明，过表达野生型MDGA2会降低海马神经元的微型兴奋性突触后电流频率以及 evoked AMPA受体和NMDA受体介导的突触后电流幅度，而突变体则无此效应。这些结果强有力地证明，DEE相关的MDGA2变异确为功能丧失性变异，其通过破坏MDGA2对兴奋性突触的负向调控作用，最终导致神经网络兴奋-抑制平衡失调，引发癫痫和神经发育障碍。
本研究主要应用了以下几项关键技术方法：对患者队列进行全外显子组测序以筛选致病变异；Sanger测序进行家系共分离验证；利用生物信息学工具（如SpliceAI、AbSplice）预测变异对RNA剪接的影响；通过细胞转染、蛋白质印迹、细胞表面结合实验、免疫荧光染色分析MDGA2蛋白的表达、运输及相互作用；采用海马神经元培养体系进行异源性突触形成 assay 和全细胞膜片钳记录以评估突触结构和功能的变化。
研究结果
临床与遗传学发现
研究人员在9名来自7个近亲家系的DEE患者中鉴定出7种不同的MDGA2纯合功能丧失性变异。所有患者均表现出严重的全面性发育迟缓、早发性难治性癫痫、婴儿期肌张力低下和进行性加重的特殊面容。神经影像学检查揭示了早发性脑萎缩、白质变薄、基底节和海马体积缩小以及髓鞘化延迟的共同特征。
MDGA2变异导致蛋白功能丧失
功能研究显示，三个代表性的无义变异体在HEK293T细胞中无法正常运输至细胞膜表面，并且丧失了与Nlgn1结合的能力。在异源性突触形成实验中，这些变异体也失去了野生型MDGA2所具有的抑制Nlgn1诱导的突触前分化的功能。
MDGA2变异破坏兴奋性突触功能
在海马神经元中过表达野生型MDGA2可降低兴奋性突触 puncta（VGLUT1+PSD-95+）的密度，并降低微型兴奋性突触后电流的频率和 evoked AMPAR、NMDAR突触后电流的幅度。而突变体则无法产生这些抑制效应，证实了变异体在神经元环境中同样导致功能丧失。
结论与意义
本研究通过整合临床、遗传和功能证据，首次明确地将MDGA2基因的纯合功能丧失性变异与一种严重的常染色体隐性遗传发育性癫痫性脑病联系起来。这不仅拓展了DEE的遗传谱系，更重要的是，将MDGA2在动物模型中的基础生物学功能与人类疾病表型直接关联，深化了我们对突触调控蛋白在神经发育障碍中作用的理解。研究所揭示的MDGA2通过调节Nlgn1功能维持兴奋-抑制平衡的机制，为未来探索靶向该通道的治疗策略（如研究中提及生酮饮食对部分患者有效提示了代谢干预的可能性）提供了理论基础。同时，对于具有相关临床表状的患者，应将MDGA2纳入基因诊断的候选基因列表，从而为患者家庭提供准确的遗传咨询和再发风险评估。
