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本研究旨在破解罕见牙颌畸形“叶状牙”（lobodontia）的遗传学谜题。针对以往与CACNA1S基因关联证据不足的问题，研究人员通过对泰国和克罗地亚家系的分析，开展了基于基因组测序、小鼠模型构建（CRISPR/Cas9）及转录组学（RNA-seq）的多维度研究。结果首次确定ASCL5基因c.274G>A (p.Glu92Lys)变异是导致该疾病的致病原因，并通过功能实验证实该变异通过损害对下游DLX2等关键发育基因的调控而致病。这项发表于《自然·通讯》的工作不仅修订了叶状牙的遗传基础，也揭示了ASCL5在颅面发育中的核心作用，具有重要的科学和临床意义。
在口腔医学领域，有一种名为叶状牙（lobodontia）的罕见牙齿发育异常，患者的磨牙会表现出奇特的多余牙尖和单根金字塔状的形态。这种独特的表型不仅影响咀嚼功能，也可能伴随着颌骨发育的问题，但其背后的生物学原因一直是个谜。过去的研究曾将目光投向CACNA1S基因的一个变异，然而两者之间的关联始终缺乏确凿的证据。遗传学上的不确定性，阻碍了人们对这种疾病机制的深入理解以及对可能受影响家庭的精准遗传咨询。为了拨开这团迷雾，一个国际研究团队展开了系统性的探索，他们想知道：导致叶状牙的真正遗传元凶究竟是什么？其致病的分子机制又是怎样的？这项研究不仅关乎一种罕见病的确诊，更可能为了解人类牙齿和颅面骨骼的正常发育模式打开一扇新的窗口。
为了回答这些问题，研究人员综合运用了多种前沿技术。他们首先对来自泰国和克罗地亚的17名叶状牙患者及其家族成员进行了临床与遗传学分析。通过微卫星基因分型锁定了包含候选基因的关键染色体区域，并利用全基因组测序来筛查变异。在功能机制层面，他们运用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了携带人类同源突变（p.Glu92Lys）的Ascl5基因敲入小鼠模型，以在体研究该突变对牙齿发育的影响。同时，通过对胚胎期小鼠下颌牙弓组织的转录组学（RNA-seq）分析，系统比较了突变型与野生型之间的基因表达差异。最后，通过体外双荧光素酶报告基因实验，直接检测了突变型ASCL5蛋白对其下游靶基因DLX2的转录激活能力是否受损。
研究结果
1. 遗传学分析将致病基因锁定为ASCL5
通过对多个家系的分析，研究人员首先将致病基因的关键区域缩小到一个15.4兆碱基对（Mbp）的区间，该区间包含了之前被怀疑的CACNA1S和另一个基因ASCL5。全基因组测序发现，CACNA1S的候选变异仅存在于泰国患者中，而所有17名来自不同家系的患者都携带了ASCL5基因上一个相同的错义变异：c.274G>A，该变异导致编码的第92位谷氨酸被赖氨酸取代（p.Glu92Lys）。重要的是，该变异在12名未患病的家族成员中均未检出。这一发现将致病嫌疑从CACNA1S转移到了ASCL5。
2. Ascl5突变小鼠重现人类叶状牙表型
为了验证ASCL5变异的致病性，研究团队利用CRISPR/Cas9技术构建了模拟人类p.Glu92Lys点突变的小鼠模型。表型分析显示，携带一个突变等位基因的杂合子小鼠（Ascl5Mut/WT）出现了与人类叶状牙非常相似的牙齿畸形，包括磨牙牙尖形态异常。而纯合子突变小鼠（Ascl5Mut/Mut）则表现出更为严重的牙齿和颌骨发育缺陷。这一结果在动物模型中直接证明了ASCL5p.Glu92Lys变异足以导致牙齿发育异常，并且该基因在颅面发育中扮演着至关重要的剂量敏感性角色。
3. 转录组学揭示突变导致下游发育通路失调
为了探究致病机制，研究人员对胚胎期（E17.5）的小鼠下颌牙弓组织进行了转录组测序分析。结果显示，与野生型（Ascl5WT/WT）相比，纯合突变型（Ascl5Mut/Mut）组织中多个关键的颅面发育相关基因表达发生显著改变，其中包括Dlx1as和Dlx2。这表明ASCL5的正常功能对于调控一系列参与形态发生的下游基因网络是必需的。
4. p.Glu92Lys变异损害ASCL5蛋白的转录激活功能
最后，通过双荧光素酶报告基因实验，研究人员在细胞水平直接测试了突变对ASCL5蛋白功能的影响。实验发现，携带p.Glu92Lys突变的ASCL5蛋白激活其下游靶基因DLX2启动子的能力显著降低。这从分子功能层面证实，该错义变异通过削弱ASCL5作为转录调节因子的活性，进而破坏下游发育基因程序，最终导致了叶状牙的表型。
研究结论与意义
本研究通过严谨的遗传学分析、动物模型验证和分子机制探讨，得出了明确结论：ASCL5基因的c.274G>A (p.Glu92Lys)错义变异是导致叶状牙（lobodontia）的遗传病因。这一定论修正了先前将病因归于CACNA1S基因的传统认知，解决了该领域长期存在的一个争议。其重要意义体现在多个层面：在基础科学上，该研究首次确立了ASCL5在脊椎动物牙齿及颅面发育中的关键作用，揭示了其通过调控包括DLX2在内的基因网络来影响形态发生的新通路。在临床医学上，该发现为叶状牙提供了明确的分子诊断标志物，使得对患者及其家庭的精准遗传检测和咨询成为可能。此外，由于ASCL5属于一类重要的转录因子，其功能缺失导致特定表型，这为理解更广泛的牙齿发育异常疾病提供了新的视角和潜在干预靶点。这项发表于《自然·通讯》的工作，是罕见病遗传学研究的一个典范，展示了从家系发现到机制阐释的完整研究路径，其成果不仅改写了一种疾病的教科书定义，也丰富了人类发育生物学的知识图谱。
