2020年11月16日，廈門(mén)大學(xué)細(xì)胞應(yīng)激生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生命科學(xué)學(xué)院陶濤教授課題組與哈佛醫(yī)學(xué)院Golden教授實(shí)驗(yàn)室在Annals of Neurology合作發(fā)表題為“PIK3R2/Pik3r2 Activating Mutations Result in Brain Overgrowth and EEG Changes”的封面文章。該研究首次構(gòu)建了磷酸肌醇3激酶調(diào)控亞基2（PIK3R2，Phosphoinositide-3-Kinase Regulatory Subunit 2）的p.G367R突變基因敲入小鼠，成功獲得了人類PIK3R2 p.G373R病理突變（對(duì)應(yīng)小鼠p.G367R）所導(dǎo)致的巨腦-多小腦回-多指/趾-腦積水（MPPH，megalencephaly-polymicrogyria-polydactyly-hydrocephalus）綜合征的重要病理特征。

磷酸肌醇3激酶（PI3K，Phosphoinositide 3-Kinase）是催化磷脂酰4,5二磷酸（PIP2，phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate）轉(zhuǎn)變?yōu)榱字?,4,5三磷酸（PIP3，phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate ）從而激活PI3K-AKT通路的一個(gè)激酶復(fù)合物。PI3K-AKT通路調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡等重要的生命活動(dòng)，該通路中多個(gè)蛋白質(zhì)的激活突變與人類MPPH綜合征和巨腦-毛細(xì)血管畸形（MCAP，megalencephaly capillary malformation）綜合征密切相關(guān)。雖然這些蛋白質(zhì)的病理突變都導(dǎo)致了PI3K-AKT通路的過(guò)度激活，其導(dǎo)致的癥狀有相似之處但卻又各有不同。如：PI3K復(fù)合物的催化亞基PIK3CA病理突變通常導(dǎo)致MCAP綜合征及其它器官過(guò)度生長(zhǎng)，而PI3K復(fù)合物的調(diào)控亞基PIK3R2、AKT3以及CCND2等蛋白的病理突變則通常與MPPH及其它巨腦綜合征相關(guān)。雖然已有實(shí)驗(yàn)室建立了PIK3CA和AKT3等蛋白的病理突變小鼠模型，然而隨著在MPPH綜合征患者中越來(lái)越多地發(fā)現(xiàn)PIK3R2病理突變，且絕大多數(shù)這些病例是p.G373R位點(diǎn)的病理突變，因此，建立該位點(diǎn)突變的動(dòng)物模型并對(duì)其與其它相關(guān)動(dòng)物模型、相關(guān)疾病間的異同等問(wèn)題進(jìn)行研究則對(duì)闡明相關(guān)疾病的致病機(jī)理等尤為重要。

該研究利用CRISPR/CAS9技術(shù)構(gòu)建了PIK3R2 p.G367R的突變基因敲入小鼠，并對(duì)小鼠的大腦發(fā)育狀況進(jìn)行了系統(tǒng)性評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)，該小鼠模型體內(nèi)的PI3K-AKT通路過(guò)度激活、大腦過(guò)度生長(zhǎng)并伴隨腦電異常（提示偶發(fā)癲癇）。進(jìn)一步的分析還發(fā)現(xiàn)：該小鼠胚胎期大腦皮質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期退出、神經(jīng)元遷移等生理活動(dòng)并未發(fā)生顯著改變，但胚胎期大腦皮質(zhì)分層呈現(xiàn)輕微異常，成年后大腦皮質(zhì)內(nèi)平均細(xì)胞體積增大、密度降低。此外，該研究對(duì)攜帶PIK3R2 p.G373R病理突變的MPPH綜合征病例進(jìn)行了回顧性分析，發(fā)現(xiàn)該小鼠模型的巨腦、偶發(fā)癲癇等表型與MPPH綜合征患者的典型癥狀相吻合。這些研究，為進(jìn)一步探索該突變導(dǎo)致的相關(guān)疾病的致病機(jī)理提供了新的視角，為研發(fā)MPPH綜合征的新療法提供了可靠的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。

論文的第一作者是生命科學(xué)學(xué)院2012級(jí)博士研究生石岫嶼，她在美留學(xué)期間獲得了中國(guó)國(guó)家留學(xué)基金委的資助。美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院、西雅圖兒童研究所綜合腦研究中心相關(guān)團(tuán)隊(duì)也參與了研究工作。陶濤實(shí)驗(yàn)室自2006年與Golden實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展合作，先后在JBC，Annals of Neurology等雜志上發(fā)表三篇論文。這篇論文也是陶濤實(shí)驗(yàn)室第三篇封面論文。

編輯：李麗