色素性视网膜炎(RP)是一种遗传异质性遗传病,以感光细胞凋亡性死亡为特征。本研究利用外显子测序技术,在一名孤立RP患者中鉴定出男性生殖细胞相关激酶(MAK)基因第9号外显子上的纯合Alu插入突变是致病原因。通过对1798名无关RP患者进行筛查,发现另有20名先证者携带该纯合插入突变(占1.2%),且所有21名受影响先证者均为犹太裔。
MAK编码一种参与调控感光细胞连接纤毛长度的激酶。人类供体组织的免疫组化分析显示,MAK在视杆和视锥感光细胞的内节、胞体和轴突中表达。研究还鉴定出由选择性剪接产生的多种MAK亚型。从先证者和一名非MAK相关RP患者(RP对照)的皮肤中诱导出多能干细胞(iPSC)。在RP对照个体中,未分化细胞中缺乏第9号外显子的转录本占主导,而分化为视网膜前体细胞后,含有第9号外显子和先前未识别的第12号外显子的转录本占主导。然而,在携带Alu插入的先证者中,向含有第9和12号外显子的MAK转录本的发育转换并未发生。
本研究不仅展示了利用iPSC有效评估相对难以获取的组织(如视网膜)中特定突变致病性的方法,还揭示了发现致病性插入的算法和分子障碍,并提出了可更充分利用测序技术力量的策略改变。