《Nature Genetics》：A repeat expansion in GOLGA8A is a major risk factor for atypical frontotemporal lobar degeneration with ubiquitin-positive inclusions
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本研究针对非典型额颞叶变性伴泛素阳性包涵体（aFTLD-U）这一罕见、早发、散发性神经退行性疾病，通过全基因组关联分析（GWAS）结合长读长测序，首次鉴定出染色体15q14区域GOLGA8A基因内含子中的一个串联重复序列扩增是其主要遗传风险因素。该重复扩增在近60%的aFTLD-U病例中出现，尤其富含CT二核苷酸的长扩增与疾病强相关（OR高达26.7）。这一发现为理解aFTLD-U的发病机制提供了全新视角，并可能为未来诊断和靶向治疗开辟道路。
在神经退行性疾病的复杂图谱中，额颞叶痴呆（Frontotemporal Dementia, FTD）是导致早发性痴呆的常见原因之一，以行为、语言和/或运动功能改变为特征。其中，额颞叶变性（Frontotemporal Lobar Degeneration, FTLD）是其背后的病理基础。FTLD可根据大脑中异常聚集的蛋白质分为不同亚型，最主要的是由tau蛋白（FTLD-tau）和TAR DNA结合蛋白43（FTLD-TDP）聚集导致。然而，还有一小部分（约5-10%）患者的大脑内，聚集的则是FET蛋白家族的三个成员：融合肉瘤蛋白（Fused in Sarcoma, FUS）、尤文氏肉瘤蛋白（EWS）和TATA结合蛋白相关因子15（TAF15），这类疾病被统称为FTLD-FET。
FTLD-FET可进一步分为三个亚型，其中最常见的是“非典型额颞叶变性伴泛素阳性包涵体”（Atypical Frontotemporal Lobar Degeneration with Ubiquitin-positive inclusions, aFTLD-U）。aFTLD-U患者通常在30-50岁发病，表现为严重的行为变异型FTD（bvFTD），常伴有显著的精神症状，但语言和运动功能相对保留。磁共振成像显示其具有特征性的广泛尾状核萎缩。尽管临床上可有所怀疑，但aFTLD-U的确诊仍需在死后通过神经病理学检查（免疫组化分析）才能实现。与FTLD-tau和FTLD-TDP亚型不同，aFTLD-U几乎均为散发性病例，缺乏明确的家族史，其致病基因一直是个未解之谜，这极大地阻碍了对该疾病机制的深入理解和有效诊疗策略的开发。
为了揭开aFTLD-U的遗传面纱，一个国际研究团队开展了这项开创性的工作。研究人员首先建立了一个国际联盟，汇集了经病理证实的aFTLD-U患者队列。他们的核心问题是：在看似散发的aFTLD-U病例中，是否存在共同的、强有力的遗传风险因素？
为了回答这个问题，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们对59例病理证实的aFTLD-U病例和3153例对照进行了全基因组关联研究（Genome-Wide Association Study, GWAS），以寻找与疾病相关的常见遗传变异。随后，为了精细定位关联信号并解析复杂基因组区域，他们充分利用了内部及公共数据库中共超过1700个个体的长读长基因组测序（Long-read genome sequencing）数据，这种方法能够跨越短读长测序难以处理的重复和高度同源区域。此外，研究还采用了桑格测序进行基因分型验证、Southern印迹验证重复长度、重复引物PCR（Repeat-primed PCR）检测特定重复基序，并构建系统发育树分析单倍型关系。样本队列主要来自国际FTLD-FET联盟收集的aFTLD-U病例，以及其他神经退行性疾病（如FTLD-TDP、进行性核上性麻痹、路易体痴呆等）病例和神经学健康对照队列。
研究结果
在chr15q14鉴定出与aFTLD-U相关的变异
GWAS分析在染色体15q14区域发现了一个与aFTLD-U显著相关的基因座，其中lead单核苷酸多态性（SNP）为rs549846383（P= 5.85 × 10?21，比值比[OR] 26.7）。该位点的次要等位基因在49.15%的aFTLD-U病例中出现，而在对照组中仅为1.40%。该区域存在高度同源的节段性重复，包含GOLGA8A和GOLGA8B基因，给短读长测序分析带来挑战。条件性GWAS分析进一步揭示了一个独立的关联信号，由rs148687709标记。研究人员将rs549846383标记的单倍型称为“单倍型A”，将rs148687709标记（且rs549846383为主要等位基因）的单倍型称为“单倍型B”。在总共87例有DNA可用的aFTLD-U病例中，43.7%携带单倍型A，14.9%携带单倍型B。
串联重复扩增是关联信号的基础
通过对长读长测序数据的深入分析，研究人员在GOLGA8A基因的一个内含子中（chr15:34,419,425–34,419,451）发现了一个串联重复序列（Short Tandem Repeat, STR）的扩增。该重复的长度变异与疾病状态相关，在携带单倍型A和B的aFTLD-U病例中观察到更长的等位基因。专门针对STR长度的GWAS分析也强烈支持该GOLGA8ASTR的长度与aFTLD-U相关（P= 1.98 × 10?13, OR 17.1）。
重复基序组成的显著变异
该重复序列展现出不同寻常的多样性，存在二核苷酸（CT）、四核苷酸（CCTT）、五核苷酸（CCCCT）和六核苷酸（CCCTCT）等多种基序的扩增。其中，富含CT二核苷酸的长扩增几乎只出现在单倍型A和B上，并且在aFTLD-U病例中尤其常见。而CCTT扩增仅出现在不携带风险单倍型的个体中，CCCTCT六聚体扩增则在风险单倍型携带者中也有发现，但更多见于非aFTLD-U个体。
在额外的非aFTLD-U队列中表征单倍型携带者
研究人员在其他神经退行性疾病队列和对照中进一步筛查，发现非aFTLD-U个体中也可能携带风险单倍型及相应的重复扩增，但其扩增通常较短，或基序组成不同（如为CCCTCT六聚体）。
推导致病性重复等位基因的截断值
基于所有可用的长读长测序数据，研究者提出，在风险单倍型携带者中，重复长度 >450 bp且CT含量 >80% 的扩增，或者包含 >190个CT二聚体单元的扩增，能够很好地预测aFTLD-U。
调查单倍型携带者的亲属
在少数可获取DNA的aFTLD-U病例的无症状亲属中，也发现了相同风险单倍型及长度、组成相似的重复扩增，表明该扩增可以遗传且不一定完全外显。
GOLGA8A重复显示体细胞长度变异
该重复在个体内不同细胞间存在明显的体细胞长度变异，且变异主要发生在CT片段中。更长的重复共识长度通常伴随着更大的体细胞变异。
比较携带与不携带chr15q14风险单倍型的aFTLD-U病例
不携带chr15q14风险单倍型（A或B）的aFTLD-U病例，其死亡年龄略早于携带者，提示aFTLD-U存在遗传异质性。两组病例均表现出明显的男性偏倚（约70%为男性）。
chr15q14单倍型在NIFID和BIBD中无作用
在另外两种FTLD-FET亚型——神经元中间丝包涵体病（NIFID）和嗜碱性包涵体病（BIBD）患者中筛查，未发现chr15q14风险单倍型的富集，表明该遗传风险因素对aFTLD-U具有特异性。
研究结论与意义
本项发表在《Nature Genetics》上的研究取得了突破性发现：GOLGA8A基因内含子中的一个串联重复序列扩增，是散发性、早发性aFTLD-U的一个主要遗传风险因素。该重复在近60%的病理确诊aFTLD-U病例中出现，尤其当扩增较长且富含CT二核苷酸时，与疾病的关联极为强烈。
这一发现具有多重重要意义。首先，它破解了aFTLD-U长期缺乏明确遗传因素的困局，将这种看似散发的疾病与一个特定的基因组变异联系起来。其次，它揭示了一种新型的、具有复杂基序组成的重复扩增疾病机制。与许多已知的重复扩增疾病（通常为三核苷酸重复）不同，GOLGA8A重复展现出二、四、五、六核苷酸等多种基序的扩增和混合，其中CT二聚体长扩增是主要的致病形式，这可能涉及尚未被阐明的新分子机制。第三，该研究为aFTLD-U的生前诊断带来了希望。通过对风险单倍型标签变异或直接对GOLGA8A重复进行基因分型，有助于在出现早期行为症状的年轻个体中识别出潜在的aFTLD-U患者，从而实现更精准的疾病分类和管理。第四，它强调了基于精确神经病理学分型进行遗传研究的重要性。该风险位点与aFTLD-U特异性相关，而与FTLD的其他亚型（如FTLD-TDP）或其他FET蛋白病（NIFID、BIBD）无关，再次印证了“病理亚型特异性”遗传风险因素的存在。
当然，研究也留下了待探索的问题。约40%的aFTLD-U病例不携带此风险单倍型，表明存在其他遗传或环境致病因素。该重复扩增如何导致FET蛋白聚集和神经元变性，其具体的功能后果仍是未知数。此外，该重复扩增虽可遗传，但疾病外显率不完全，且具有明显的男性偏倚，提示性别因素或环境触发因素可能影响疾病的发生。
总之，这项研究成功定位了aFTLD-U的关键遗传风险因子，不仅增进了对该毁灭性疾病病因的认识，也为未来开发针对该重复扩增的分子诊断和潜在疗法奠定了坚实的基础。
