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全基因组关联分析搜寻中国人群白癜风免疫相关基因

张峥  
【摘要】:研究背景白癜风是一种皮肤和毛发黑素细胞选择性破坏导致的色素脱失性皮肤病,为最常见的色素脱失性疾病,该病患病率约为0.1-2.9%。白癜风发病机制不明,目前存在多种发病机制假说。遗传与环境因素相互作用导致自身免疫性黑素细胞自毁是其主要发病假说。白癜风发病受遗传因素影响,通过连锁分析和候选基因关联已发现大量白癜风易感基因。但这两种遗传研究方法存在一定的局限性。如全基因组连锁研究应用的微卫星标记信息量有限,所定位区域往往较大,很难从其中找出真正的易感基因。同时,全基因组连锁研究主要是针对家系研究,因而所发现的疾病易感位点是否能够代表散发病例尚不清楚。对于候选基因研究,其选取候选基因主要根据研究者们认为最有可能导致疾病发生的易感基因,故不可避免的存在着局限性,不可能全面搜寻到白癜风的易感基因。随着人类基因组计划(HGP)和人类基因组单体型图计划(HapMap)的相继完成以及高通量基因分型技术的飞速发展和分型费用的降低,使得在大规模人群中开展全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)成为可能。这种研究方法对全基因组范围内的SNP进行总体的分析,能够更有效的发现和疾病有关联的基因。近年来全基因组关联分析为研究复杂疾病易感基因的主要方法。中国汉族人和高加索人白癜风全基因组关联分析研究共发现了9个白癜风易感基因/位点:TYR, C1QTNF6, RERE, LPP, UBASH3A, GZMB, PTPN22和6q27, 10p15.1。绝大多数基因/位点是免疫相关基因,其中7个位点与其他自身免疫性疾病全基因组关联分析报道的位点重合。本研究基于本课题组一期白癜风全基因组关联分析,增加全基因组关联分析初筛样本量,使用候选基因选点方法进一步搜寻中国汉族人白癜风易感基因。 目的利用GWAS研究方法构建中国人群白癜风病例-对照的全基因组关联分析数据库;用候选基因法筛选与白癜风可能关联的变异位点,并在多个人群中进行验证,鉴定白癜风易感基因/位点并探讨白癜风与其他自身免疫性疾病的关系。 方法 (1)在中国汉族人群中,首先利用Illumina Human 610-Quad全基因组SNP分型芯片(50,000 SNPs)对1,149白癜风病例和1,701对照进行SNP分型。进行数据质控,去除不合格样本。 (2)验证阶段:①验证第一阶段:经过严格的数据质控和统计分析,从全基因组关联分析所发表的所有自身免疫性疾病中(包括白癜风)查找被验证的最显著的SNP,根据人群对应的HapMap参照人群的多态结构,找到最显著SNP所在的连锁不平衡区域,然后在连锁不平衡区域中找到我们白癜风初筛结果中最显著的SNP进行验证,共选择45个SNPs,使用Sequenom平台在一个独立的中国人群中进行验证[2,827个病例和3,876个对照];②验证第二阶段:从验证第一阶段中选取了12个SNPs,进一步加大样本量使用Sequenom进行验证(2,913个病例和6,448个对照)。之后,将上述附加的对照和之前已分型的对照数据及病例进行合并分析,发现了3个SNPs达到全基因组显著关联性水平,1个SNP达到提示性的全基因组关联水平。③验证第三阶段:将验证第二阶段的12个SNP在新疆人群中验证(713病例-758对照)。 (3)对17例患者的皮损和非皮损部位取皮,进行表达谱芯片分析。 (4)利用公共数据库进行表达量的分析,寻找区域内与SNP最可能相关的基因。 结果(1)经过多种严格的数据质控后,本课题组构建了一个包括1,117患者/1,701对照493,909个常染色体SNPs的白癜风全基因组关联分析数据库。该数据库无明显的人群分层,并且病例-对照样本匹配良好。(2)通过在中国汉族人群和新疆维吾尔人群的验证,本研究发现12q13为新的白癜风易感位点(汉族:rs10876864, P=8.07×10~(-12);新疆维吾尔人群:rs10876864, P=1.01×10~(-2))。该区域也是1型糖尿病、斑秃等自身免疫性疾病的易感位点,可能包含了10个已知基因,eQTL分析表明RPS26最可能为相关基因,此基因与T细胞代谢相关。表达谱芯片结果提示此区域SILV, CDK2,SUOX,IKZF4, RPS26为相关基因。(3) 10q23区域汉族人群白癜风患者全基因组关联分析提示存在强关联信号(rs638893, P=2.47×10~(-9)),此区域包含基因为PHLDB1, TREH,DDX6,此区域曾被报道与SLE发病相关。表达谱芯片分析结果提示PHLDB1为白癜风相关基因。(4) 11q23区域为新的白癜风易感区域(rs1417210,P=1.83×10~(-8)),包含基因为SLC29A3,CDH23。(6)对已往报道的欧洲人白癜风全基因组关联分析结果进行验证,发现3q28在中国人群中为提示相关位点(rs9851967,P=8.57×10~(-8))。 结论本研究在中国人群中进行了一项大样本量的GWAS,通过在多个独立中国人群中进行验证,报道了3个新白癜风易感位点(12q13,11q23和10q23),同时讨论了白癜风与其他自身免疫性疾病之间的关系。强调了免疫因素在白癜风发病过程中的重要性,为揭示白癜风发病机制提供了新的线索。


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