糖尿病全基因组关联分析研究现状

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2016/3/8来源:《健康世界》2015年21期文/欧俏文
[导读]广东药学院附属第一医院 遗传因素在T2DM的发生发展中起着重要的作用,其遗传率估计为70%~80%。2型糖尿病是一种多基因病,其遗传模式有主效基因、微效基因和单基因等模式。

广东药学院附属第一医院

 
           2型糖尿病(T2DM)是由于胰岛素抵抗和β细胞分泌缺陷导致高血糖的一种复杂多基因疾病。遗传因素在T2DM的发生发展中起着重要的作用,其遗传率估计为70%~80%。2型糖尿病是一种多基因病,其遗传模式有主效基因、微效基因和单基因等模式。寻找2型糖尿病易感基因的策略主要有基因组扫描、连锁分析和遗传关联研究。近年来,应用这些遗传学分析方法人们发现了一些与 2型糖尿病易感性关联的染色体区域和基因,并取得了长足的进展。[1]鉴定2型糖尿病基因将有助于阐明其发病机制,发展更好的诊断、预防和治疗策略。2型糖尿病易感基因的鉴定方法主要有候选基因关联研究和全基因组连锁分析。有3种类型的候选基因:功能候选基因、图位候选基因和表达候选基因。基因组扫描和连锁分析是目前研究 2型糖尿病易感基因位点的主要手段,遗传多态性标志主要采用短串联重复片断(STR),随着人类基因组计划的迅猛发展,新一代遗传多态性标志———单核苷酸多态性(SNP)已受到人们越来越多的关注,人们期望利用这种高密度、性能稳定、易于自动化操作的遗传学标志进行连锁不平衡和相关分析或直接进行候选基因的突变检测,最终找到 2型糖尿病的易感基因。[2]虽然许多候选基因与T2DM的关联分析已经进行,但多数都没有得到一致的重复,过氧化物酶体增殖物激活受-γ体和β-细胞ATP敏感性钾通道基因是目前最好重复的基因。迄今为止,T2DM的全基因组扫描已在20多个不同的群体中进行,包括欧洲人、美国白人、墨西哥裔美国人、美国本地印度人、非洲裔美国人和亚洲人,这些研究鉴定了一些与T2DM相关的QTLs区域。与T2DM显著和证实连锁的区域包括1q25、2q37、3q28、3p24、6q22、8p23、10q26、12q24、18p11、20q13等,与T2DM提示连锁的区域有1q42、2p21、2q24、4q34、5q13、5q31、7q32、9p24、9q21、10p14、11p13、11q13、12q15、14q23、20p12、Xq23等。鉴定这些区域的T2DMQTLs基因及其作用机制是未来的主要挑战。[3]全基因组关联研究(GWAS)使用高通量的基因检测技术分析成百上千个遗传标记(基因型)与临床疾病和可测性状(表型)的相关性.2型糖尿病是环境和遗传因素共同作用的结果,GWAS在2型糖尿病的研究方面取得了重要进展,发现了涉及胰岛β细胞发育和功能的新的基因区域,为2型糖尿病的病因学研究及防治提供新的思路.[4]当今分子生物学领域内,蛋白质组已成为研究的热点。基因组相对较稳定,而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征;蛋白质组是动态的,随内外界刺激而变化。对蛋白质组的研究可以使人类更容易接近对生命过程的认识。简要介绍蛋白质组学这一新兴学科的基本概念和技术流程,着重阐述其在糖尿病的研究进展。[5]
           近年来引起生命科学界广泛关注的单核苷酸多态性(SNP)是人类基因组中最丰富的一种DNA序列变化,发生在基因内或其邻近序列的SNP控制个体之间表型的差异,包括疾病的易感性和对药物的反应。糖尿病作为一种复杂多基因疾病存在许多微效基因,若使用研究单基因疾病的方法来定位克隆其易感基因比较困难。由于SNP具有高频性、稳定性并且可以发展成为自动筛查技术,因此作为新一代的遗传标记将给糖尿病易感基因筛选工作带来重大的进展。[6]基因组印迹是来自精子和卵子的等位基因或染色体在发育过程中,由于甲基化程度不同导致单等位基因表达。近年来的研究表明,新生儿暂时性糖尿病(TNDM)与染色体6q24父源印迹基因过量表达有关,进一步研究发现6q24附近的ZAC/HYMAI基因父源复制以及ZAC/HYMAI基因CpG岛的异常甲基化可能在TNDM发生中起关键作用。[7]
有研究与糖尿病肾病(DN)进展相关的肾小球基因表达谱及其可能的致病机制。方法将DN患者根据蛋白尿、肾小球组织病理学改变和Scr水平分为不同的临床表型组。5例正常对照来自供肾。留取少许肾活检组织,显微镜下分离肾小球,RNA体外线性扩增。采用Affymetrix基因芯片建立DN患者肾小球基因表达谱,以生物信息学方法分析。用实时PCR技术验证基因芯片结果。结果不同临床表型的DN患者表现出不同的肾小球基因表达谱。整合3组不同临床表型基因表达谱中共有的变化规律,筛选出与DN疾病进展相关的139个基因。其中表达改变涉及最多的是与糖、脂质代谢相关的基因,其表达水平呈现一致性的下调;表达改变最为显著的是与炎症相关的分子。结论大量蛋白尿、肾小球节段硬化和Scr升高等与DN疾病进展相关的临床表型伴有肾小球基因表达谱的改变。在DN进展中,糖代谢和脂质代谢同时发生紊乱,相关基因表达水平一致下调。细胞能量代谢紊乱及继发的局部炎症反应也发挥了重要作用。[8]关联研究及荟萃分析显示一些候选基因与糖尿病肾病显著相关,包括ACE、AGT和PPARG等基因;连锁分析及全基因组连锁分析发现多个糖尿病肾病的易感染色体位点;随着高通量测序技术和芯片技术的发展,全基因组关联研究已成为糖尿病肾病遗传学研究的重要途径。虽然遗传因素在糖尿病肾病发病中占据重要的位置,但还不能完全解释糖尿病肾病的发病原因,因为糖尿病肾病的发生还受环境因素的影响,然而糖尿病肾病的遗传学研究可为糖尿病肾病发病机制研究以及药物治疗靶点研究提供一定的理论依据。[9]
           另外,1型糖尿病是一种遗传因素和环境因素相互作用,共同参与的复杂遗传病.除家系连锁研究和候选基因关联研究发现的5个易感位点外,全基因组关联研究及后续研究已发现30余个新的易感位点.[10]近年的研究认为其发病与遗传因素密切相关.SH2B3,TC-PTP和RGS1是已经全基因组关联分析证实的有关1型糖尿病的易感基因.[11]有研究对1例新生儿糖尿病患儿进行KCNJ11、ABCC8及INS基因突变检测。结论表明KCNJ11基因c.67A>AG,p.23K>K/E和c.1009G>GA,p.337V>V/I变异与新生儿永久性糖尿病相关,进行致病基因的遗传学分析,对于该病的临床分型、治疗方案的确立及遗传学咨询均有着重要的指导意义。[12]
           参考文献:
[1]孙玉茹,Ⅱ型糖尿病的遗传学研究进展.国外医学.遗传学分册,2003(02):第102-106页.
[2]骆天红与罗敏,2型糖尿病易感基因定位克隆研究新进展.国外医学.内分泌学分册,2001(03):第113-116页.
[3]黄青阳,程孟荣与姬森林,2型糖尿病易感基因的连锁和关联研究(英文).遗传学报,2006(07):第573-589页.
[4]黄琼,尹继业与刘昭前,2型糖尿病全基因组关联分析的研究进展,2010.第 432-436页.
[5]杨丕坚,夏宁与梁瑜祯,蛋白质组学在糖尿病研究中的应用.医学综述,2008(05):第736-738页.
[6]吴刚,单核苷酸多态性及其在糖尿病易感基因筛选中的应用.国外医学.内分泌学分册,2001(06):第288-290页.
[7]谭慧媚与姚冬生,基因组印迹与糖尿病.国际病理科学与临床杂志,2006(02):第139-141+149页.
[8]陈姗等,糖尿病肾病疾病进展相关基因的基因组学研究.中华肾脏病杂志,2006(09):第528-534页.
[9]李俊燕等,糖尿病肾病遗传学研究进展.遗传,2012(12):第1537-1544页.
[10]虞伟慧与贾伟平,1型糖尿病遗传学研究新进展.中华内分泌代谢杂志,2010.26(12):第1090-1093页.
[11]李雅静与郑源强,1型糖尿病易感基因的研究进展.中国生物制品学杂志,2011.24(2):第241-244页.
[12]吴瑛婷等,1例新生儿糖尿病患者家系基因分析.临床儿科杂志,2013(06):第570-572页.