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DNA拷贝数变异(CNV)是近年来被证实的一种常见基因组结构变异,片段从1kb到几Mb不等。CNV比SNP包含更多的核苷含量,说明其在遗传多态性和进化上可能具有重要作用。研究表明,CNV可以独立于SNP之外,解释近20%的基因表达差异,进一步证明了CNV的价值。目前复杂疾病的CNV研究方法还不成熟,正处于探索性阶段,故CNV分析是复杂疾病研究的前沿方法。而全基因组SNP关联研究则是当前对复杂疾病遗传研究使用的热点方法。骨质疏松症和肥胖症都是高遗传率的常见疾病,已经成为主要的公共健康问题。由于遗传因素对这两种病均有很重要的影响,所以多年来为了寻找与骨质疏松症和肥胖症相关的DNA序列变异,遗传学家付出了巨大的艰辛和努力。然而由于复杂疾病的影响因素众多,以及以前研究方法和技术的束缚,使得对这两种病的遗传分析至今没有获得令人满意的结果,留下大部分未知遗传因素等待今后的遗传工作者去挖掘。在本文中,首先,笔者采用Affymetrix公司的500K基因芯片,首次对骨质疏松性髋部骨折进行全基因组拷贝数变异分析。实验采用病例-对照设计,样本是700个中国汉族老年人,其中350人是具有髋部骨折史的病人,350人是健康的、年龄匹配的对照样本。在全基因组拷贝数变异作图结果的基础上,我们进行了关联分析来寻找骨折易感性的拷贝数变异。对于那些与骨折显著相关的拷贝数变异,我们利用PCR、电泳以及实时定量PCR的方法进一步证实CNV存在的真实性,以及将拷贝数变异精确定位到某个或某些特定基因上。我们检测出UGT2B17基因的拷贝数变异与骨折风险相关,并且这个关联结果在另一个独立的中国人群(399个病例和400个对照)中得到了证实。随后,我们在另外两个独立的随机样本中,检测到UGT2B17基因拷贝数变异与髋部骨密度(BMD)以及股骨颈的几何形状也具有显著的相关性,其中一个是包括689个中国人的随机样本,另一个是包括1,000个白人的随机样本。结果一致性地说明了UGT2B17基因的拷贝数变异在骨质疏松症的发病机理上具有很大的重要性。最后,鉴于UGT2B17基因编码的酶(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶家族2多肽B17)在激素代谢过程中起着非常关键的作用,我们选取了236个年龄在22-28岁的青年男性来检测UGT2B17基因的拷贝数多少和血清性激素水平是否相关,结果发现UGT2B17基因缺失组比UGT2B17基因存在组具有更高的血清睾酮和雌二醇水平。证实了UGT2B17基因拷贝数变化会影响性激素的代谢。接下来,在对骨质疏松症的拷贝数分析成功的基础上,笔者首次对美国白人的肥胖症进行全基因组拷贝数变异分析。样本是含2,286个美国白人的随机人群。分型采用Affymetrix公司最先进的芯片技术Genome-Wide Human SNP Array 6.0芯片。结果发现位于染色体10q24.3位置的CNP1670和CNP1669与肥胖症显著相关,随着这两个CNV的拷贝数增多,肥胖症的风险将会增加。这两个CNV和肥胖的相关性在另外两个白人样本中得到了验证,然而在中国人群中没有发现显著相关性,说明这两个CNV可能存在种族差异性。CNP1670包含了一个重要的氧化代谢酶——细胞色素酶P450家族2多肽E1的编码基因CYP2E1。然后,笔者利用Genome-Wide Human SNP Array 6.0芯片产生的数据,对2,286个样本进行了全基因组关联分析。研究发现,GPC5基因和FTO基因与肥胖症具有强相关性,其中GRP5基因是编码磷脂酰肌醇聚糖5,参与调控细胞分裂、生长,以及神经的生长和修复。FTO基因是被肥胖症全基因组研究发现证实的和肥胖症具有很强相关的致肥基因。由于线粒体是能量的加工厂,近年来,线粒体DNA的遗传学研究逐渐受到重视。最后,笔者从核DNA的全基因组关联研究,扩展到线粒体DNA变异的关联研究,以探索线粒体SNP(mtSNP)以及核质互作对肥胖症的影响。结果发现,线粒体上的ND2基因多态性和ATPase6基因多态性与肥胖症有显著关联;而线粒体12SrRNA和核基因CPT1B的相互作用会对肥胖症产生影响。总之,本文采用复杂疾病遗传领域前沿的研究手段对骨质疏松症和肥胖症的未知遗传因素进行多方面探索,获得了很多有意义的结果,也为这两种疾病的遗传学研究打开了新的思路。