癲癇相關(guān)基因與突變的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建.pdf

1、背景：
　　癲癇是當(dāng)今世界上最盛行的慢性神經(jīng)功能障礙之一，在1000個(gè)兒童中就有3.5-6.5個(gè)兒童患有癲癇，并且在同樣數(shù)目的老年人中就有10.8個(gè)老年人深受癲癇發(fā)作之苦。由于其發(fā)病年齡跨度之大——從嬰兒到成人，癲癇有多種多樣的臨床表型，比如嬰兒痙攣、兒童失神性癲癇、青少年肌陣攣性癲癇等。在過(guò)去二十年中，研究者們已付出巨大努力致力于癲癇遺傳易感性的研究，大量的基因和突變也因此而被發(fā)現(xiàn)與該疾病相關(guān)。尤其是在過(guò)去兩年里，隨著高通量測(cè)序

2、在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用，癲癇致病基因的查找已取得巨大成功。然而，與其他針對(duì)具體疾病而構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)相比，如自閉癥領(lǐng)域里的AutismKB和注意力不集中癥領(lǐng)域里的ADHDgene，癲癇領(lǐng)域里整合并分析了各文獻(xiàn)中與癲癇相關(guān)遺傳數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)仍處于起步階段。
　　目的：
　　1.全面收集與癲癇各臨床表型相關(guān)的基因和突變，并詳細(xì)地注釋這些信息。
　　2.構(gòu)建一個(gè)綜合的數(shù)據(jù)庫(kù)，該庫(kù)在整合上述信息的前提下，進(jìn)一步分析收集而來(lái)的數(shù)

3、據(jù)，研究癲癇相關(guān)基因的生物學(xué)功能，以及癲癇與自閉癥譜系障礙、智力缺陷、精神分裂癥、注意力缺陷/多動(dòng)障礙等四類疾病的共患病現(xiàn)象。
　　3.構(gòu)建基因-疾病網(wǎng)絡(luò)圖，展現(xiàn)基因（或疾?。╅g共同相關(guān)聯(lián)的疾病（或基因），幫助研究者們理解癲癇復(fù)雜的臨床表型和遺傳模式。
　　方法：
　　1.根據(jù)關(guān)鍵字搜索從PubMed中搜集癲癇遺傳學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)，并從中收集基因名、突變信息、臨床表型等遺傳數(shù)據(jù)，以及發(fā)病年齡、性別、種族等臨床信息。
　

4、　2.采用Perl腳本把從文獻(xiàn)中收集而來(lái)的突變數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成ANNOVAR要求的格式，尤其是將突變?cè)诰幋a區(qū)上的坐標(biāo)（如NM_012469，c.2185C＞T）轉(zhuǎn)化為在基因組上的坐標(biāo)（如chr20:62658491）。
　　3.采用ANNOVAR注釋所有癲癇相關(guān)突變，注釋信息包括突變?cè)趯?duì)應(yīng)基因上的區(qū)間、突變效應(yīng)、在千人基因組中的頻率、是否存在于dbSNP數(shù)據(jù)庫(kù)等。
　　4.采用WebGestalt注釋所有癲癇相關(guān)基因所富集的GO、通

5、路、蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)等，根據(jù)從BrainSpan下載的人腦表達(dá)數(shù)據(jù)注釋所有癲癇相關(guān)基因的腦表達(dá)水平，并根據(jù)從NCBI下載的人類基因信息注釋所有癲癇相關(guān)基因的基本信息。
　　5.優(yōu)化癲癇相關(guān)基因，并將優(yōu)化所得的高可信度基因進(jìn)行共表達(dá)、表型富集等功能分析。
　　6.分別從AutismKB、HGMD、SZGR和ADHDgene等四個(gè)疾病數(shù)據(jù)庫(kù)收集與自閉癥譜系障礙、智力缺陷、精神分裂癥和注意力不集中癥相關(guān)的基因，再與癲癇相關(guān)基因進(jìn)行

6、比較分析以便找出共有的基因，并基于以上共有的基因進(jìn)行表型富集、通路富集等重疊分析。
　　7.基于SVG開(kāi)發(fā)基因-基因網(wǎng)絡(luò)圖，疾病-疾病網(wǎng)絡(luò)圖以及基因-疾病網(wǎng)絡(luò)圖。
　　8.基于MySQL+PHP構(gòu)建EpilepsyGene數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)以上信息，并基于HTML+CSS+Javascript開(kāi)發(fā)一個(gè)支持多樣化瀏覽、查詢數(shù)據(jù)的直觀的網(wǎng)頁(yè)界面。
　　結(jié)果：
　　1.共從818篇文獻(xiàn)中收集499個(gè)基因、3931個(gè)突變、331

7、種臨床表型等。
　　2.已構(gòu)建一個(gè)綜合的遺傳數(shù)據(jù)庫(kù)——EpilepsyGene（http://61.152.91.49/EpilepsyGene），整合并注釋了癲癇領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的遺傳數(shù)據(jù)，可向研究者們?nèi)娴卣宫F(xiàn)癲癇研究的前沿。也已搭建一個(gè)直觀的網(wǎng)頁(yè)界面以支持多樣化的查詢、瀏覽，進(jìn)而獲取感興趣的數(shù)據(jù)。
　　3.基因優(yōu)化共得154個(gè)高可信度基因。經(jīng)共表達(dá)分析這154個(gè)基因被分為藍(lán)色、綠色、棕色、灰色等四個(gè)共表達(dá)模塊。通過(guò)進(jìn)一步的

8、功能分析發(fā)現(xiàn)綠色模塊的基因富集于離子轉(zhuǎn)運(yùn)這一功能，并且該類基因的腦表達(dá)水平從懷孕后8周開(kāi)始呈現(xiàn)遞增狀態(tài)。
　　4.EpilepsyGene數(shù)據(jù)庫(kù)中有65個(gè)癲癇相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)是與MR共有的（以下簡(jiǎn)稱MR-EP基因），18個(gè)與ADHD共有的（以下簡(jiǎn)稱ADHD-EP基因），67個(gè)與SCZ共有的（以下簡(jiǎn)稱SCZ-EP基因），146個(gè)與ASD共有的（以下簡(jiǎn)稱ASD-EP基因）。經(jīng)進(jìn)一步的富集分析發(fā)現(xiàn)，MR-EP基因和ASD-EP基因共有的癲

9、癇臨床表型數(shù)目最高，達(dá)86種之多。這或許能解釋為什么同時(shí)患有自閉癥和智力缺陷的人患癲癇的概率那么高。此外，還發(fā)現(xiàn)四類共有基因都富集于‘神經(jīng)活性的配體-受體相互作用’這一通路，且該通路在ADHD-EP基因、ASD-EP基因和SCZ-EP基因等所富集的通路中都排在第一位。由此表明，或許正是由于參與此通路的基因發(fā)生了突變，才導(dǎo)致了癲癇與其他三類神經(jīng)精神類疾病的共患病現(xiàn)象。
　　結(jié)論：
　　EpilepsyGene是一個(gè)全面綜合有序

10、的資源，整合并注釋了從818篇文獻(xiàn)中收集而來(lái)的499個(gè)癲癇相關(guān)基因、3931個(gè)癲癇相關(guān)突變、331種臨床表型以及相關(guān)的臨床信息。此外，EpilepsyGene也是癲癇領(lǐng)域第一個(gè)探索癲癇與其他神經(jīng)精神類疾病共患病現(xiàn)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。與ASD、MR、SCZ和ADHD共有的基因在EpilepsyGene數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)頁(yè)中也被分開(kāi)展示。同時(shí)，基因-疾病網(wǎng)絡(luò)圖的開(kāi)發(fā)使得展示兩個(gè)基因（或疾?。╅g的關(guān)聯(lián)成為可能，從而便于分析癲癇復(fù)雜的臨床表型和遺傳模式?？偠灾?/p>