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中国汉族人系统性红斑狼疮全基因组关联分析研究

韩建文  
【摘要】: 引言:系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus, SLE)是一种经典的自身免疫病,以多种自身抗体产生、补体激活、免疫复合物沉积,进而导致组织和器官的损伤为基本特征。SLE的病因包含遗传和环境两个方面的因素。SLE好发于女性,特别是育龄期妇女,男女的患病率之比约是1:9。SLE的发病率和患病率在世界不同人种、地区间有很大的差异。中国的患病率约为31-70/100000,欧洲人群的患病率约为7-71/100000。不同人种间的SLE临床表现也存在一定差异,在中国人群的SLE患者比欧洲SLE患者更容易发生狼疮肾炎。提示遗传异质性在SLE的临床表现的复杂性方面可能也起着重要的作用。 在过去的20年多中,通过遗传连锁分析和关联分析等研究方法确定了许多SLE的易感基因和位点。特别是2008年完成的4项欧洲人群的SLE全基因组关联分析研究(genome-wide association studies, GWAS)确定了20多个SLE的易感基因/位点。流行病学研究以及遗传学研究提示种族差异和遗传异质性的在SLE的易感性、疾病的发生、发展以及引起复杂的临床表现方面中起到重要的作用。但是目前大部分连锁分析、关联分析研究以及所有的GWAS研究都是在欧洲人群中进行的。由于遗传异质性的原因,在中国汉族人群中进行SLE的GWAS研究具有重要的意义。目的:在中国汉族人群,利用全基因组关联分析研究方法在全基因组范围内搜寻与SLE关联的遗传变异,鉴定中国汉族人SLE的易感基因/位点。 方法:按照相同的样本收集标准,从全国各地的医院收集SLE患者和对照样本,以地域来源进行匹配,分成3个独立的人群:初筛样本(1099例SLE患者和1254例正常对照,来自中国中部)、验证样本1(1643例SLE患者和5930例正常对照,来自中国中部)和验证样本2(1509例SLE患者和1120例正常对照,来自中国南部)。首先利用Illumina Human 610-Quard BeadChips基因芯片对初筛样本进行全基因组tag SNPs基因分型。经过质控后,进行全基因组关联分析筛选与SLE关联的SNPs,随后在另外两个独立的病例-对照验证人群中进行验证。将既往欧洲人群SLE的GWAS结果与本研究初筛阶段的统计分析结果进行比较。 结果:全基因组关联分析结果:在初筛阶段的数据统计分析结果显示3个位点与SLE显著关联,达到全基因组的显著性水平(P5×10-8),分别是6p21(MHC), 2q32.3(STAT4)和8p23.1(BLK)。在MHC区域,有13个位于HLAⅡ类区域的SNPs的关联性达到全基因组的显著性水平(P5×10-8)。关联性最为显著的SNP是rs9271100(P=1.42×10-12,OR=1.9),对13个SNPs进行条件回归分析发现它们代表2个关联信号:一个是rs9271100,靠近HLA-DRB1;另外一个是HLA-DQA2附近的rs3997854(P=2.85×10-8,OR= 0.44)。 根据初筛结果,选择78个非MHC区域的SNPs(来自67个位点)在另外两个验证人群中进行分析,发现位于16个位点的21个SNPs在两个验证人群中都显示与SLE的关联性(P0.03),并且在合并三个独立人群的数据分析后显示显著的关联(Pcombined5×10-8),16个位点分别是:1q25.1, 2p22.3, 2q32.3, 5q33.1, 6q21, 6q23.3, 7p12.2, 7q11.23, 7q32.1, 8p23.1, 10q11.22, 11q23.3, 11q24.3, 12q24.32, 16p11.2和22q11.21(5.17×10?42≤Pcombined≤2.77×10?8)。控制MHC的2个SNPs(rs9271100和rs3997854)后,这21个SNPs的关联性仍然存在。其中1q25.1, 2q32.3, 6q21, 6q23.3, 7q32.1, 8p23.1和22q11.21七个位点与SLE的关联性在既往欧洲人群中的GWAS已经有报道,这些易感位点中包含易感基因分别是TNFSF4, STAT4 , PRDM1-ATG5, TNFAIP3, IRF5, BLK和HIC2-UBE2L3。 深入分析新发现的9个关联信号,对每个关联SNP周围区域的基因组重组率以及每个连锁不平衡区域内存在的基因进行分析。在2p22.3(RASGRP3), 7p12.2(IKZF1), 11q24.3(ETS1)和12q24.32(SLC15A4)四个易感位点的LD区域内仅包含一个已知的基因。在易感位点5q33.1的LD区域内,包含2个已知的基因(TNIP1和GPX3),但是从基因功能角度考虑,由于TNIP1在细胞激活、细胞因子信号转导及凋亡过程发挥着重要的作用,更有可能是SLE的易感基因。新发现的5个易感基因在功能学可能也与SLE发病过程中的病理机制相关,比如:SLC15A4可能参与抗原呈递和免疫复合物的处理;TNIP1可能参与Toll样受体功能及1型干扰素的产生;ETS1, RASGRP3和IKZF1可能参与淋巴细胞中免疫信号的转导。在另外4个易感位点(7q11.23, 10q11.22, 11q23.3和16p11.2)的LD区域内包含多个基因,很难确定哪一个是SLE的真正易感基因,还有待于更加深入、全面的精细定位分析来鉴定位于这些区域内的SLE易感基因。值得一提的是,位于16p11.2易感位点距离欧洲人群中发现的SLE易感基因ITGAM-ITGAX非常接近。但是本研究发现的关联信号与欧洲人群中发现的关联信号不在同一个LD区域内。另外,欧洲人群报道的5个SLE关联SNP在中国汉族人群中的等位基因频率都很低(MAF0.01),这一区域与SLE的易感性关系复杂,有待于进一步多种族、大样本的研究来阐明其与SLE的具体关系。 通过分析几项欧洲人群的SLE的GWAS研究报道的48个SNPs(来自22个位点),并对两个人群结果进行比较。可以把所研究的48个SNPs分成4组:第一组是在两个人群都提示有关联性的13个SNPs。其余35个SNPs与SLE的关联性在本项研究中未被发现,根据等位基因频率可以分成3组。第二组的20个SNPs在中国人群中的等位基因频率非常低(MAF5%),而在欧洲人群中是常见SNPs(MAF9%),特别是其中有14个SNPs在中国人群中几乎呈单态分布。第三组的4个SNPs在在中国人群中的等位基因频率较低(5%MAF10%),而在欧洲人群中是常见SNPs(MAF10%)。第四组的11个SNPs在两个人群中的等位基因频率大体一致,均为常见SNPs(MAF10%)。通过查询既往一项GWAS结果数据库,本研究发现的SLE关联SNPs中有23个SNPs(包括13个位于MHC的SNPs)存在于他们的数据库中。只有位于TNIP1基因内的rs10036748在欧洲人群GWAS中提示关联性,它在两个人群中的等位基因频率明显相反(欧洲人群77%,中国汉族人群26%)。 结论:本项研究在中国汉族人群进行了大样本量SLE的GWAS研究,在HLA区域的HLA-DRB1和HLA-DQA2附近存在两个独立的SLE关联信号。发现9个新的SLE易感基因/位点,并且验证出既往欧洲人群报道的7个易感基因/位点。另外通过与欧洲人群SLE的GWAS研究结果进行比较,发现影响SLE易感性的遗传变异在不同人种间存在差异,遗传异质性可能在SLE的易感性方面起着重要作用。该项研究将加深我们对SLE遗传基础的认识,为将来SLE机制研究提供启示。


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