胃癌是全球最常见恶性肿瘤之一,尽管其发病率和死亡率均逐渐下降,但早发胃癌发病率却呈现上升趋势。早发胃癌为发病年龄小于50岁的病例,与非早发胃癌相比,遗传因素在其发生过程中可能发挥更重要作用。既往研究已发现了与早发胃癌相关的多个基因突变,包括CDH1错义突变或缺失、CTNNA1功能缺失突变、TP53突变等,证实关键基因的功能性突变可能导致早发胃癌。近年来,全基因组关联研究（genome-wide association study,GWAS）已经发现了10余个基因组区域的遗传变异影响胃癌的易感性,这些遗传变异在人群中频率较高,往往位于非编码区并通过复杂的调控机制影响胃癌的发生,但其是否影响胃癌的发病年龄及早发胃癌的发生尚缺少研究。本研究基于课题组前期开展的全球最大规模的中国人群胃癌GWAS,评价胃癌遗传易感位点及多基因风险评分与胃癌早发风险的关联,并在全基因组系统筛选与早发胃癌易感性相关的特异候选遗传变异,进一步构建早发胃癌多基因风险评分,验证其与早发胃癌发生风险之间的关联,以期能补充胃癌风险预测以及高危人群识别的可靠遗传标志物,更好地实施胃癌三级预防。第一部分:胃癌多基因遗传风险评分与发病年龄的关联分析[研究背景]本课题组前期利用112个单核苷酸多态性（SNP）位点构建了中国人群胃癌多基因风险评分（polygenic risk score,PRS）,并在大样本队列中验证该PRS可前瞻性预测胃癌发病风险,为揭示胃癌的病因及遗传高危人群评估提供了可测量的遗传指标。然而关于胃癌PRS与胃癌早发之间的关联尚未明确,因此本研究拟探讨PRS与胃癌发病年龄及早发风险的关联。[研究方法]本研究基于前期胃癌GWAS,以胃癌患者为研究对象,以相加遗传模型为基础,首先针对单遗传变异,分析12个胃癌易感位点（全基因组关联水平P<5×10-8）与胃癌发病年龄的关系。其次,基于累积效应与胃癌发生风险关联最强的112个SNP构建PRS,根据五分位将胃癌患者分为低遗传风险组（≤20%）、中等遗传风险组（20～80%）和高遗传风险组（>80%）,分析胃癌PRS与胃癌发病年龄间的关系。采用t检验比较两组间差异,方差分析比较多组间差异,以及Pearson相关性检验分析两者间相关性。此外,将发病年龄<50岁的胃癌病例定义为早发胃癌,以早发胃癌发病年龄为时间变量,采用Cox比例风险模型分析胃癌易感位点及PRS与胃癌早发风险的关联。[研究结果]在单遗传变异层面,发现 1q22（rs7366775、rs72706172、rs138554234）、8q24.3（rs10105842、rs2585177）区域位点均与胃癌发病年龄呈显著负相关,且随着其风险等位基因数目的增加,胃癌早发风险显著增加,其中1q22区域rs7366775不仅与胃癌发病年龄的相关性最强且最显著（r=-0.06,P=2.54×10-08）,同时与胃癌早发风险的关联也最强（HR=1.28,95%CI:1.14～1.44,P=3.09×10-05）。在PRS层面,证实其与胃癌发病年龄也呈显著负相关（r=-0.05,P<0.001）,PRS越高胃癌发病年龄越小,且PRS与胃癌早发风险呈剂量反应关系（中遗传风险:HR=1.19,95%CI=1.03～1.39,P=0.022;高遗传风险:HR=1.44,95%CI:1.20～1.71,P<0.001;P趋势=4.59×10-05）。[研究结论]胃癌常见易感位点也能显著增加胃癌早发风险。高PRS不仅增加胃癌发病风险,同时也是胃癌早发的危险因素。PRS可作为遗传检测指标评估胃癌发病和早发风险,识别高危人群,对胃癌的一级和二级预防具有重要的指导意义。第二部分:早发胃癌的全基因组关联研究[研究背景]早发胃癌通常早期无报警症状且尚无特异的诊断指标,年轻人群也未被纳入预防筛查的目标人群,再者其体检率和主观就诊率较低,导致胃癌诊断时已是晚期,因此早发胃癌防治工作仍存在较大阻碍。目前关于早发胃癌的遗传易感性研究多关注遗传性早发胃癌的CDH1遗传突变,鲜有研究从全基因组层面关注散发性早发胃癌的遗传易感性。因此,本研究拟通过全基因组关联分析系统评价常见遗传变异与早发胃癌风险的关联,以期发现早发胃癌遗传易感位点。[研究方法]采用病例对照研究设计,基于前期6项胃癌GWAS中的胃癌病例和正常对照,将其中发病年龄<50岁的病例定义为早发胃癌,发病年龄≥50岁的病例定义为晚发胃癌,最终纳入East-GWAS（577例早发胃癌、4295例晚发胃癌和3397例正常对照）、North-GWAS（292例早发胃癌、1319例晚发胃癌和2091例正常对照）、BJ-GWAS（120例早发胃癌、336例晚发胃癌和1118例正常对照）、NJ-GWAS（127例早发胃癌、423例晚发胃癌和1155例正常对照）、Onco-GWAS（155例早发胃癌、985例晚发胃癌和1053例正常对照）和SX-GWAS（241例早发胃癌、1384例晚发胃癌和2100例正常对照）。首先,以 East-GWAS、North-GWAS、BJ-GWAS、NJ-GWAS和Onco-GWAS为发现集,基于相加遗传模型,以50岁为观察截止时间点,早发胃癌发病年龄为时间变量,采用Cox 比例风险模型分别在早发胃癌和正常对照中以及早发胃癌和晚发胃癌中进行早发胃癌GWAS和胃癌早发GWAS分析;此外,在晚发胃癌和正常对照中,采用多因素logistics回归进行晚发胃癌GWAS分析,并通过meta分析对5项发现集的关联结果进行整合,保留与早发胃癌发生风险和胃癌早发风险的关联均满足P<1×10-4而与晚发胃癌发生风险的关联水平P>0.05的独立遗传变异。随后,基于候选遗传变异构建早发胃癌PRS,在单个及联合发现集中采用Cox 比例风险模型分析PRS与早发胃癌发生风险的关联,并在SX-GWAS中采用多因素logistics回归进行验证。同时针对候选遗传变异所在早发胃癌易感区域进行生物信息学功能注释,筛选具有转录调控活性的功能区域,并基于GTEx数据库筛选区域内可能的候选功能基因,然后利用MAGMA软件基于基因水平进一步验证功能基因与早发胃癌的关联,探索早发胃癌发生潜在的生物学机制。[研究结果]本研究发现14个与早发胃癌发生风险显著相关的独立遗传变异,其中相比于晚发胃癌和正常对照,与早发胃癌发生风险关联最强的为2q12.1区域的遗传变异rs58003373,其风险等位基因T在早发胃癌、晚发胃癌和正常对照样本中的频率分别为0.355、0.306、0.319,可使早发胃癌的发生风险增加25%（HR:1.25,95%CI:1.15～1.36,P=2.06×10-7）。基于上述发现的14个遗传变异构建早发胃癌PRS,并根据PRS五分位数将人群分为低、中、高遗传风险组,结果显示在任一发现集或联合发现集,早发胃癌发生风险均随着遗传风险的增加而增加（均P<0.05）。同样,在SX-GWAS中也呈现类似的剂量反应关系（中遗传风险组:OR=1.03,95%CI=1.01～1.05,P=0.003;高遗传风险组:OR=1.03,95%CI=1.00～1.05,P=0.047;P趋势=0.047）。通过对早发胃癌易感区域进行多重注释筛选与验证,本研究发现1p34.1和10q26.13区域遗传变异可能分别通过调控基因HYI-AS1、PLK3和LHPP表达水平,进而导致胃癌早发。[研究结论]本研究鉴定的14个早发胃癌特异性易感位点构建的PRS越高,早发胃癌发生风险越高,该评分可与胃癌多基因风险评分结合用于胃癌高危人群筛查,指导个体化精准预防和早诊早治。同时,本研究揭示了常见遗传变异影响早发胃癌发生过程中的重要作用,为深入探索早发胃癌发生机制奠定了基础。