先天性心脏病形成、发展和干预的基础研究.docx

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1、先天性心脏病形成、发展和干预的基础探讨项目名称：先天性心脏病形成、发展和干侦的基础探讨首席科学家：胡盛寿中国医学科学院阜外心血管病医院起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：P.生部一、探讨内容本课题拟解决的关键科学问题包括：1. 什么样的环境因素会促进心脏间隔缺损和圆锥干畸形的发生，假如能甄别到这类环境因素，那么它是如何作用于遗传因素从而导致疾病的发生？2.什么样的遗传因素对导致心脏间隔缺损和圆锥干畸形的发生，假如能甄别到这类易感基因位点或表观遗传学变更，那么它们是如何影响心脏的胚胎期发育从而导致畸形的最终形成？3.什么样的生物标记物可以预料心脏间隔缺损或圆锥干畸形的发生，以及其疾

2、病进展肺血管功能的变更？4.未成熟心脏和肺脏和成熟心肺的超微结构和功能的差异在哪里，针对这些差异是否可以研发出新的肺灌注爱护液和内源性的心肌爱护措施？5.先天性心脏病发展过程中心肌细胞增殖、凋亡、萎缩等现象在心室重构中起的作用以及相应调控机制如何？如上所述，课题组从公共卫生学、基因和分子、临床探讨三个层次对这几个有机联系的科学问题进行探讨。现简述探讨内容如卜丁公共卫生学层次1.完善胎儿早期超声诊断技术，建立基于孕妇人群且符合医学伦理的环境因素和遗传因素交互作用的前瞻性探讨队列，通过诞生缺陷监测医院能够快速早期发觉怀有心脏间隔缺损和圆锥干畸形的病例，收集到多种类型的生物标本（如脐血、孕妇血液、尿

3、液、胎盘等），利用代谢组学等技术，进行有效的环境因素和遗传因素探讨。2.在分析检测环境因素和遗传因素的基础数据上，采纳系统生物学技术，多种分析模型进行探究和比较，识别出最佳的分析方法，效探讨环境因素风险等级与遗传因素之间的相互作用程度，甄别出预料疾病发生的生物标记物。基因和分子机制层次1.利用2个途径获得的疾病的珍贵的生物标本，利用最新的基因组学技术进行全基因组关联分析。由于所聚焦的疾病单一和所具备的网络齐全，为获得大量均质性的样本供应了保障，通过基因组平台的探讨，最终为心脏间隔缺损和圆锥干畸形易感基因进行定位。2. 利用前期获得的两个独特的涉及心内膜垫和瓣膜缺陷的斑马鱼突变体以及圆锥干畸形的

4、小鼠模型，对畸形发生的发育学分子机制进行探讨。去获知基因变更后胚胎期的心脏发育是通过何种信号途径逐步趋向畸形发生，从而为宫内干预手段供应理论依据。临床探讨层次1.对临床和动物标本中获得的组织和血液标本进行蛋白质组学分析，获知一系列未知的关于心脏疾病进展和肺血管功能的生物信息。从而最终确立若干生物标记物去预料疾病的预后和肺动脉高压的进展。2. 利用乳猪等体外循环模型，结合实时微渗透、micorRNA谱等技术，对缺血再灌注损伤后未成熟心肺的结构和功能变更进行探讨。对前期开发的肺爱护液进行改良，对其在液态化通气中发挥作用的机制进行探讨，并针对未成熟心肌特点制定新的内源性心肌爱护策略，3. 在心室重构

5、逆转探讨中，对临床获得的心肌组织标本进行细致的分析对其细胞增殖、microRNA表达等进行探讨，利用前期内源性磷脂信号分子的探讨基础，对心肌细胞蛋白质合成、凋亡、肥厚等基本现象进行探讨并提出新的生物治疗靶点，为有效修复心肌提出新的策略。总之，我们拟围绕基础到临床再到公共卫生层面5个连环且交叉的科学问题就心脏间隔缺损和圆锥干畸形这二类最常见畸形的成因进行系统探讨，并对先天性心脏病临床治疗亲密相关的3个科学问题进行探讨，从而促使诞生缺陷防治向纵深方面发展。二、预期目标总体目标本探讨将通过在公共卫生、基因和分子机制和临床探讨等三个层面上，紧紧围统先天性心脏病形成、发展和干预这个命题，以我国最常见的2

6、类心脏畸形（心脏间隔缺损和圆锥动脉干畸形）为突破口，针对畸形形成的环境和遗传因素、发育机制；以及和临床亲密相关的肺血管功能异样生物标记物、未成熟心肺爱护和疾病进展中心室重构和逆转等科学问题进行深化探讨。拟在上述三个层面和八个方向上取得突破性学术成果（成果以国际高影响因子的SCI期刊收录论文为标记）；同时结合目前我国实际，从探讨结果动身发展一套适合临床和公共卫生政策制定需求的新的三级预防方案，在这个理论的指导下尝试新的治疗策略或可行的公共卫生政策，从而降低先心病发病率、供应预警指标和提高治疗疗效（成果以实施新卫生政策后地区先心病发病率变更的年度统计报告、国家独创专利、新药临床探讨证书等为标记），

7、最终为提高我国人口质量做出主动的贡献。五年预期目标：1 .在公共卫生探讨层次，通过改善胎儿超声诊断技术来提高畸形检出率，通过诞生缺陷监测网络获得大样本量流行病学数据和生物学标本，获知针对心脏间隔缺损和圆锥动脉干畸形形成明确的环境致畸因素，并在细胞和模式动物学水平说明其机制。利用多中心的合作，在发展先心病的临床数据库的基础上，建立国内最大的基于先心病病种的多源环境资源和生物资源标本库，为基因定位等探讨供应标本，发觉若干新的遗传位点。2 .在基因和疾病形成分子机制上，利用临床资源和流行病学探讨获得的生物标本，从易感基因定位和表观遗传学角度揭示心脏间隔缺损和圆锥干动脉畸形形成的分子遗传机制。在模式动

8、物学水平，从心内膜祖细胞和心脏胶质发育缺陷的斑马鱼突变体和心脏神经仔细胞缺陷的小鼠突变体入手对畸形形成的发育机制进行探讨，发觉4-6个关键基因并鉴定其功能，为开发药物宫内干预胎儿心脏畸形形成供应靶点。3 .在临床探讨层次上，紧扣肺血管功能异样生物标记物、用手术期未成熟心肺爱护和疾病进展中心室重构和逆转三个和临床紧密结合的科学问题，利用医院临床资源、动物试验和分子生物学探讨平台，从临床获得组织标本中获得相关2-3个可以有效推断肺血管预后的生物标记物：从大型动物体外循环模型中获得优化的肺灌注液配方和2-3种内源性心肌爱护手段：从临床组织标本和大鼠动物模型上对在、未成熟心肌组织在心室重构等进行探讨，

9、开发若干基于细胞或基因治疗的新的生物治疗手段。4 .力争在五年时间内取得有影响力的探讨成果，详细考核指标是在NatUre、Science、Ce1.1.以及其姊妹期刊、Circu1.ation,Circu1.ationResearch-,DeVeIOPnIent等高影响力SC1.收录学术期刊发表学术论文4-6篇，在国际先心病领域较高影响力（以美国心胸外科协会会刊JoUrna1.ofThoracicCardiovascu1.arSurgery和英国心血管病协会会刊Heart的IF3.0-3.5为标记）学术期刊发表学术论文50-60篇。国家独创专利、好用专利等受理或授权15项左右。5 .以课题所在单

10、位为人才培育基地，培育博士后20-25名，培育博士生100T20名，硕士生80T00名。三、探讨方案本课题的总体探讨思路就是从前期工作基础和临床实践动身，选择二类常见先心病心脏间隔缺损和圆锥动脉干畸形开展探讨。在总体上我们从公共卫生学、基因和分子机制以及临床探讨三个层次去设置了紧密联系、以临床疾病为主线的5个科学命题即环境和遗传因素影响、易感基因定位和模式动物中心脏发育分子机制、疾病中肺血管功能异样生物标记物未成熟心肺爱护和疾病进展中心室重构和逆转总体探讨方案本着从基因到细胞，再到人类患者器官学水平，直至群体的公共卫生学层次：从斑马鱼等模式动物到大型动物模型（猪，犬等），到人类生物标本，去集中

11、探讨环境-遗传-心脏发育异样之间的相互作用，通过揭示心脏畸形发育异样形成和进展的分子机制进而提出预防和治疗的新策略.探讨技术路途：本探讨的技术路途如上图所示。我们将利用课题中包括的中国诞生缺陷监测网和地方专业先天性心脏病监测网，结合多家大型先心病临床中心，收集流行病学资料和生物标本。标准化生物样本库和高质量探讨队列的建立，将为畸形形成的环境和遗传因素探讨供应材料。我们将利用高通量基因组学平台进行易感基因定位探讨，利用系统生物学方法进行高危环境因素的甄别。针对心脏间隔缺损和圆锥动脉干畸形，我们前期已经获得了较好的模式动物模型，包括心内膜垫缺损和瓣膜畸形的斑马鱼模型和心脏神经靖细胞靛陷的小鼠模型等

12、，我们将利用此模型进行深化的发育学机制探讨。同时这些模式动物将用于流行病学探讨中获知环境污染因素机制的探讨。在进行对畸形形成的病因学探讨同时，课题组将对疾病形成后发展以及治疗中相关的两个主要课题开展探讨。我们将运用新的技术（包括蛋白质组学，microRN组学、微渗透技术等）对前期从临床中心获得的肺、心肌组织标本进行探讨,从而找寻预料肺血管功能变更的生物标记物以及影响未成熟心肺损伤的主要环节。同时从microRNA变更和小分子溶血卵磷脂等变更，对未成熟心肌细胞在心室重构中作用进行探讨。四、年度安排2010.1-2010.12探讨内容：1一系列新的检验技术改良探讨和关键试验技术和动物模型建立探讨：

13、2心脏间隔缺损发育形成中1.ycat基因启动子探讨3圆锥动脉干畸形遗传易感位点全基因组高密度SNP和CNV扫描：4心室肥厚和萎缩中微小RNA变更探讨探讨目标：1一系列检验和试验关键技术的确立：包括。1胎儿超声技术改良（三维超声在胎儿先心病检查中应用）。O2新的流行病学采集工具的设计和生物标本采集新流程的确立。O3新的先心病易感基因互作模型的建立O4低阻力膜肺的确立。O5构建溶血磷脂受体不同亚型基因的腺病毒重组体和其siRNA腺病毒重组体。2 一系列关键探讨人群的入选和组织标本的获得：包括O11500份间隔缺损血液标本的收集和50份间隔缺损心脏样本的收集。O2心脏圆锥动脉干畸形家系入选。O3同卵

14、双生先天性心脏病患儿的入选O4收集先天性心脏病肺动脉高压的肺组织样本（50例）05肥厚心室和萎缩心室等心脏组织标本的获得O6肺灌注损伤组织标本的获得。3 .一系列关键动物模型的建立：包括O1建立IyCa1.转基因斑马鱼和小鼠O2建立肺动脉高压和心室肥厚和萎缩的大鼠模型4.鉴别调整】ycat基因表达的顺式作用元件：确定seo的mRN和蛋白在斑马鱼心脏发育各阶段中表达状况。5,筛选、定位心脏圆锥动脉干畸形的遗传易感基因位点，在鉴定出显著互作位点基础上，采纳通径分析方法构建基因互作网络。6筛选在心脏肥厚及心脏退化过程中特异性变更的miRNA,并对其变更进行验证。并对心脏肥厚及心脏退化过程中特异性变更

15、的蛋白进行检测。2011.1-2011.12探讨内容:1 .心脏间隔缺损易感基因和表型关联性探讨2.环境危急因子在模式生物的宫内胚胎体液环境和心脏组织中的分布和含量探讨3.利用遗传和环境交互作用的系统生物学对圆锥动脉干畸形的基因互作网络分析探讨4.分别1.ycat相互作用蛋白和探讨调整Iycat的转录因子，揭示SCO突变体心脏心胶质缺陷的分子基础5.肺动脉高压和正常肺组织差异蛋白质探讨：心肺灌注损伤组织和正常肺和心肌组织差异microRN探讨6.溶血磷脂受体亚型和溶血磷脂对心肌细胞生长调整探讨；特异变更的miRNA基因片段转染心肌细胞及心脏成纤维细胞后表达探讨探讨目标：2 .完成双生子正常个体

16、血液样本测序，分析间隔缺损致病因素：GWAS探讨确定心脏间隔缺损候选基因2.明确关键环境污染物质（如苯）在胚胎心肌细胞的蓄积、转化规律及细胞毒性，明确导致心脏发育毒性的剂量-效应关系、作用的敏感期以及靶组织和祀细胞。3 .建立基于圆锥动脉干崎形发朝气制的生物信息学模型，提出以机制为基础的环境致畸因子暴露标记物、遗传易感标记物和效应标记物。4 .获得探讨IyCat和SCOtehtaPe基本试验材料，并分析Iycat和scotchtape在心脏内膜和心间隔发育分子机制。5 .获得肺动脉高压相关差异蛋白质和肺灌注损伤相关microRNA6.确认溶血磷脂受体不同亚型在上述细胞生长中的作用：获得肥厚或萎缩miRNA特定表达细胞2012.1-2012.12探讨内容:1.心脏间隔缺损流行病学调查