本研究的主要作者包括Ruofei Li、Xiao Xiao、Yupeng Yan、Liang Yu、Cheng Lv、Yu Zhang、Tao Hong、Hongqi Zhang和Yibo Wang，分别来自中国医学科学院阜外医院心血管疾病国家重点实验室和首都医科大学宣武医院神经外科。该研究于2023年10月3日发表在《Brain》期刊上。
研究的学术背景主要涉及动静脉畸形（Arteriovenous Malformations, AVMs）的遗传病理机制。AVMs是一种高流速的血管畸形，是年轻成年人脑出血的重要原因之一。尽管已有研究表明KRAS/BRAF体细胞突变在AVM患者中较为常见，但仍有超过10%的患者未携带这些突变，提示其他遗传事件可能在AVM的发生中起重要作用。因此，深入研究AVM的遗传机制对于理解其病理过程及开发新的治疗策略具有重要意义。本研究的目的是首次在AVM患者中发现并验证G蛋白偶联受体相关分选蛋白1（GPRASP1）的功能缺失（loss-of-function, LOF）变异，并探讨其在AVM发生中的作用机制。
研究的工作流程主要包括以下几个步骤：
患者样本的收集与基因测序：研究招募了三名男性AVM患者及其未受影响的父母，采集了全血样本并进行全外显子测序（whole-exome sequencing, WES）和Sanger测序分析。通过测序，首次在AVM患者中发现了两种GPRASP1的错义变异（GPRASP1W553C和GPRASP1R1167W）。
GPRASP1变异的体外功能验证：研究在人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中过表达或敲低GPRASP1，通过Western blot、管形成实验、伤口愈合实验、细胞迁移和粘附实验等功能实验，验证了GPRASP1变异对内皮细胞功能的影响。结果显示，GPRASP1变异显著增加了内皮细胞的通透性和管形成能力，但降低了细胞增殖和凋亡。
GPRASP1敲除小鼠模型的构建与表型分析：研究利用CRISPR/Cas9技术构建了内皮细胞特异性GPRASP1敲除小鼠模型，并观察了小鼠的血管表型。结果显示，GPRASP1敲除小鼠表现出高概率的脑出血、AVM以及多器官的血管异常。
GPRASP1与GPR4相互作用的机制研究：通过质谱分析和免疫共沉淀实验，研究发现GPRASP1与G蛋白偶联受体4（GPR4）结合，并促进GPR4的降解。进一步的实验表明，GPRASP1通过促进GPR4的K63连接泛素化，增强其与Rab5的相互作用，从而促进GPR4的内吞和溶酶体降解。
GPR4/cAMP/MAPK信号通路的激活：研究发现，GPRASP1功能缺失导致GPR4的积累，进而激活cAMP/MAPK信号通路，导致内皮细胞功能障碍和血管异常。通过使用GPR4拮抗剂NE 52-QQ57和JNK抑制剂SP600125，研究成功挽救了GPRASP1敲除小鼠的血管表型。
研究的主要结果包括：
GPRASP1变异的功能验证：在HUVECs中，GPRASP1变异显著增加了内皮细胞的通透性和管形成能力，但降低了细胞增殖和凋亡。这些表型与GPRASP1敲除相似，表明这些变异是GPRASP1的功能缺失变异。
GPRASP1敲除小鼠的表型分析：GPRASP1敲除小鼠表现出高概率的脑出血、AVM以及多器官的血管异常。这些表型与GPRASP1功能缺失导致的内皮细胞功能障碍密切相关。
GPRASP1与GPR4相互作用的机制：GPRASP1通过促进GPR4的K63连接泛素化，增强其与Rab5的相互作用，从而促进GPR4的内吞和溶酶体降解。GPRASP1功能缺失导致GPR4的积累，进而激活cAMP/MAPK信号通路。
GPR4/cAMP/MAPK信号通路的激活：GPRASP1功能缺失导致GPR4的积累，进而激活cAMP/MAPK信号通路，导致内皮细胞功能障碍和血管异常。通过使用GPR4拮抗剂NE 52-QQ57和JNK抑制剂SP600125，研究成功挽救了GPRASP1敲除小鼠的血管表型。
研究的结论是，GPRASP1功能缺失通过增强GPR4/cAMP/MAPK信号通路，导致内皮细胞功能障碍和AVM的发生。这一发现为AVM的遗传机制提供了新的见解，并提示GPR4和JNK抑制剂可能成为治疗AVM的潜在策略。
研究的亮点包括：
首次在AVM患者中发现GPRASP1的功能缺失变异：这一发现为AVM的遗传机制提供了新的见解。
揭示了GPRASP1与GPR4相互作用的分子机制：研究详细阐明了GPRASP1通过促进GPR4的K63连接泛素化，促进其内吞和降解的分子机制。
提出了GPR4/cAMP/MAPK信号通路在AVM发生中的重要作用：这一发现为AVM的治疗提供了新的靶点。
成功使用GPR4拮抗剂和JNK抑制剂挽救了GPRASP1敲除小鼠的血管表型：这一结果为AVM的治疗提供了实验依据。
本研究通过发现GPRASP1功能缺失变异并揭示其在AVM发生中的分子机制，为AVM的遗传机制和治疗策略提供了新的见解。