1型糖尿病易感基因的鑒定及功能機(jī)制研究.pdf

1、1型糖尿病是目前危害人類(lèi)健康的重要疾病之一，它是由胰島β細(xì)胞受損導(dǎo)致胰島功能缺陷的嚴(yán)重自身免疫性疾病。遺傳因素在1型糖尿病的發(fā)病中起重要作用。目前全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study, GWAS）發(fā)現(xiàn)了許多1型糖尿病易感基因，但仍有大量的微效基因未被發(fā)現(xiàn)，需要通過(guò)更加有效的方法來(lái)鑒定。此外，許多GWAS研究只在DNA水平建立遺傳位點(diǎn)與疾病的統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)，并未明確遺傳位點(diǎn)在疾病發(fā)生過(guò)程中的具體功能機(jī)制。

2、鑒于此，本文將進(jìn)行1型糖尿病易感基因的鑒定及功能機(jī)制的研究。研究?jī)?nèi)容分為兩部分：第一部分，應(yīng)用高效的Gene-based全基因組關(guān)聯(lián)分析（即Gene-based GWAS)）在全基因組水平鑒定1型糖尿病新易感基因，并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證分析和功能預(yù)測(cè)分析；第二部分，利用整合分析方法，包括GRAIL分析（integrated gene relationships among implicated loci）、差異表達(dá)分析（differenti

3、al gene expression analysis）、功能預(yù)測(cè)以及功能聚類(lèi)分析，同時(shí)結(jié)合eQTL分析(expression quantitative trait loci)結(jié)果進(jìn)一步探索1型糖尿病易感位點(diǎn)在疾病發(fā)病中的功能機(jī)制作用。
　　第一部分：
　　目的：應(yīng)用高效的Gene-based GWAS方法在現(xiàn)有的GWAS研究數(shù)據(jù)中鑒定1型糖尿病新易感基因。
　　材料與方法：利用KGG軟件中的GATES算法在4,075

4、個(gè)1型糖尿病病例和2,604正常對(duì)照個(gè)體中進(jìn)行Gene-based GWAS分析，并在不同的種群中重復(fù)驗(yàn)證顯著基因。同時(shí)結(jié)合差異表達(dá)分析和功能聚類(lèi)分析在mRNA水平上驗(yàn)證顯著基因。
　　結(jié)果：在顯著性水平P<9.05×10-4條件下，Gene-based GWAS研究共鑒定了452個(gè)顯著的基因。其中，171個(gè)基因是在前期的GWAS研究中未被報(bào)道的新基因，它們中的53個(gè)基因在不同種群和/或差異表達(dá)分析中得到驗(yàn)證，7個(gè)基因同時(shí)在不同種

5、群和免疫相關(guān)細(xì)胞的差異表達(dá)分析中得到驗(yàn)證。這7個(gè)新易感基因中有4個(gè)基因（RASIP1, STRN4, BCAR1和MYL2）屬于非人類(lèi)白細(xì)胞抗原（non-Human LeukoocyteAntigen, non-HLA）區(qū)域。功能聚類(lèi)分析發(fā)現(xiàn)所有的易感基因都在免疫相關(guān)通路或者GO（Gene Ontology）term中富集。
　　結(jié)論：應(yīng)用高效的Gene-based GWAS分析方法，本研究在>6,000的GWAS樣本中鑒定了53

6、個(gè)在不同人群和/或差異表達(dá)分析中得到驗(yàn)證的1型糖尿病新易感基因，為揭示疾病的遺傳機(jī)制及更深入的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
　　第二部分：
　　目的：利用整合分析方法及相關(guān)功能預(yù)測(cè)分析方法研究1型糖尿病易感位點(diǎn)的功能機(jī)制。
　　材料與方法：基于公共數(shù)據(jù)庫(kù)已有的數(shù)據(jù)，對(duì)1型糖尿病易感位點(diǎn)進(jìn)行整合分析，包括GRAIL分析、差異表達(dá)分析、功能預(yù)測(cè)以及功能聚類(lèi)分析，同時(shí)結(jié)合eQTL分析結(jié)果進(jìn)一步探索1型糖尿病易感位點(diǎn)在疾病發(fā)病中的功能

7、機(jī)制。
　　結(jié)果：本研究發(fā)現(xiàn)17個(gè)1型糖尿病關(guān)聯(lián)的SNPs具有eQTL效應(yīng)。它們順式調(diào)節(jié)9個(gè)eQTL基因的表達(dá)，且這9個(gè)eQTL個(gè)基因都富集于免疫相關(guān)的通路和GO term。功能預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)17個(gè)SNPs中有4個(gè)SNPs具有較顯著的功能作用。另外，9個(gè)eQTL基因中有6個(gè)基因（TAP2, HLA-DOB, HLA-DQB1, HLA-DQA1, HLA-DRB5和CTSH）在免疫相關(guān)細(xì)胞中存在差異表達(dá)。此外，本研究發(fā)現(xiàn)rs3825

8、932位點(diǎn)能順式調(diào)控CTSH表達(dá)，而CTSH基因在單核細(xì)胞中存在差異表達(dá)，提示該SNP的致病效應(yīng)可能是通過(guò)順式調(diào)控CTSH表達(dá)完成。同時(shí)，功能預(yù)測(cè)分析也發(fā)現(xiàn)rs3825932具有重要的功能，如參與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成和組蛋白的調(diào)控?？傊?，CTSH基因具有整合的功能證據(jù)，表明該基因中的rs3825932位點(diǎn)或鄰近位點(diǎn)在1型糖尿病發(fā)病中起重要作用。
　　結(jié)論：綜合利用多維度遺傳學(xué)數(shù)據(jù)和整合分析方法，本文詳細(xì)探討了1型糖尿病易感位點(diǎn)可能的致