研究背景：先天性脊柱侧凸(Congenital Scoliosis,CS)是一种脊柱侧向弯曲大于10°的先天性椎体畸形。据报道CS在新生儿的发病率约为0.5-1%,约占全部脊柱侧凸畸形的5.19%,居脊柱侧凸的第二位。CS的脊椎畸形可以独立存在,也可合并其他系统畸形,如中枢神经系统、泌尿生殖系统、消化道和心血管系统等畸形。本病具有进展快、畸形重、并发症多等特点,严重时可造成患者身心问题甚至瘫痪,给家庭和社会造成极大负担。由于其确切病因不明,目前尚无有效的预测手段,治疗仍以支具或手术治疗来缓解病情发展为主,因此探寻其发病原因,对于从病因学领域控制发病率、早期诊断和早期干预这种严重致残性脊柱畸形疾病、缓解家庭和社会负担具有重要意义。CS可由基因异常或环境因素变化导致,随着越来越多的遗传学病因报道,遗传因素在CS发病中起到的作用逐渐被人们重视。脊柱是由胚胎时期的体节发育而来。因此体节发育过程所涉及的基因变异可导致椎体畸形的发生。体节的周期性生成与前体节中胚层中同步的基因表达振荡密切相关,即体节分节时钟。体节形成过程中主要受Notch、FGF和WNT信号通路调节,其中Notch信号在分节时钟和体节边界形成中均起重要作用。近期发现的TBX6基因的缺失等高致病性无效变异联合一个TBX6亚效等位基因可导致CS,解释了约10%的CS患者的发病机制。目前认为,TBX6基因导致椎体畸形的作用机制主要为TBX6基因通过调节与体节发育相关通路的基因转录,调控下游DLL1、MESP2和Ripply2等基因表达来影响脊柱的发育,而DLL1是Notch信号通路的直接靶点。因此,TBX6基因与Notch信号通路有明确的相互作用。Notch信号通路在CS致病机制中可能同样起到重要作用。研究目的：1.明确Notch信号通路中骨骼畸形相关基因。2.从信号通路角度出发,通过Notch信号通路相关基因外显子捕获测序(后简称捕获测序)明确Notch信号通路在CS中的贡献率。3.筛选捕获测序检测阴性的病例,通过全外显子测序(Whole Exome Sequencing, WES),明确是否存在捕获测序未检测到的Notch信号通路相关基因,并进一步探索CS遗传学病因。研究方法：确立入组和排除标准,在前期研究基础上继续收集就诊于北京协和医院的CS患者的临床资料和外周血样标本,扩大研究队列。通过美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)和京都基因与基因组百科(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)公共数据明确Notch信号通路基因列表,并通过检索和回顾文献,筛选出与骨骼畸形相关的基因。通过Notch信号通路相关基因外显子捕获测序,对非TBX6突变的CS患者进行基因检测和分析。再筛选捕获测序结果阴性的患者,收集核心家系进行全外显子测序,明确是否存在捕获测序基因未覆盖的Notch信号通路基因,并进一步探索CS的遗传学病因。研究结果：1.明确了NOTCH1, NOTCH2,JAG1等Notch信号通路中的11个基因与骨骼畸形相关。2.在292例散发CS患者中,通过捕获测序发现了8个高致病性Notch信号通路相关基因变异。3.通过WES,4个核心家系均未发现捕获测序测序基因以外的Notch信号通路相关基因的高致病性变异。而其中1例患者发现了MYH3基因突变,可能是新的CS致病基因。研究结论：1. Notch信号通路对CS发病有重要贡献,其相关基因可能是CS的关键致病基因。2.该捕获测序可较好的检出骨骼畸形相关Notch信号通路基因突变。而WES可作为捕获测序检测的补充,可能发现捕获测序基因以外的Notch信号通路基因,并且可能发现新的致病基因。3.MYH3基因可能是CS的重要致病基因