2015年6月 Neurobiology Of Aging 发表了北京大学第三医院樊东升教授牵头与3家国际科研机构共同完成的临床-基础的综合研究,明确了C9orf72基因中的六核苷酸(GGGGCC)重复扩张在中国散发性肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者中的遗传学、表观遗传学和临床特征。这是目前规模最大,研究层次最深入的,对非欧洲裔人群的最大单中心ALS遗传研究。并且首次创新性地对亚洲散发ALS人群进行了位于C9orf72基因片段上的表观遗传学特征进行了综合验证。
近年来ALS研究领域中,C9orf72致病基因的发现最为重要。而在欧美ALS人群研究中,该基因的致病突变被广泛发现和报道。为了全面评价C9orf72的遗传和表观遗传变异对中国汉族人群ALS的影响,研究者采用了短片段和重复序列引物测序的方法,对来自中国汉族的1092例散发性ALS和1062例对照样本中C9orf72基因内含的GGGCC拷贝数和其他基因特征进行了研究。并对23条位于C9orf72基因内部以及周边的SNPs进行了测序及单倍体分析。发现在3例散发性ALS病人(0.3%)的C9orf72基因中存在病理性的重复扩展,而对照组样品中无任何阳性发现(p = 0.25)。更为重要的是,在两例致病突变的携带者中定位到一致的新型单倍体。此单倍体与欧洲人群C9orf72基因显著相关的单倍体不同。此外在其中两位患者中,研究者发现了上游CpG岛的高度甲基化,而其他ALS患者和对照中均无发现(p< 10-8)。本研究的大样本队列和C9orf72基因的综合分析结果,对ALS致病机制中占主流地位的“奠基者效应”学说起到了重要的补充作用。而中国人群和白种人群不同的等位基因频率也对该基因遗传致病机理予以补充,并开创了新的研究方向。
ALS研究中,致病遗传机制研究对理解疾病的病因学提供了重要依据。为了更好的了解ALS的发病机理,一些先进的全基因组定位技术研究也陆续开展。随着近几年来,遗传学相关技术取得了革命性的进步。多项研究已经集中发现了大量与ALS的发展风险增加相关联的新的遗传变量和可疑致病基因。这些方法都对潜在的(特别是散发病例的)疾病遗传体系结构进行了假设,但由于相关机制过于复杂而难以验证。同时这些研究还依赖准确的临床学表型及大样本量的后续验证,这对于发病率较低和缺乏特异性生化诊断证据的ALS都是难以突破的瓶颈。此外,大量的研究都集中在了欧裔人群,相关结论也需要在不同的种族人群中做更多验证。
因此,尽管目前已经发现许多基因和ALS发病可有显著关联,但仍不能排除假阳性结果的困扰。
中国人口超过13亿,是世界上人口最多的国家。虽然目前暂无关于ALS在中国的发病率和流行病学的准确数据,但在临床实践的经验表明,ALS并不是一种非常罕见的疾病,而且很可能有很大一部分中国人受此影响。 中国的ALS研究在过去10年中得到了快速提升。一个临床多中心研究证实,在ALS的发病年龄在中国与其他国家相比更早。而基因调查显示如PFN1,VCP和本研究中的C9orf72基因在中国ALS人群中都有明显不同的遗传基因的风险频率。但目前大多数中国ALS的基因研究旨在重复一些白种人群的结果,却并没有进行综合深入的探索研究。
因此,在中国ALS人群中进行系统的遗传学研究具有巨大意义和空白需要填补。不仅因为中国是世界人口众多的国家之一,有利于对ALS这样低频疾病开展研究,而且可对ALS发病机制提供更有意义的补充。本研究使用了先进的综合遗传学、表观遗传学的研究方法来揭示C9orf72基因在中国汉族ALS人群中的遗传学结构,而研究的发现进一步支持了ALS可能是重复片段引起的致病突变导致的,也支持C9orf72六核苷酸重复扩展是一种动态突变。打破了“奠基者效应”学说的垄断地位,即C9orf72致病的重复片段在不同种族人群中都源自单一的母体单倍体的。提出了新的研究思路,为后续研究奠定了遗传学理论基础。
在ALS的研究领域从来就没有统一的固定模式,随着这些研究工具的更新和分析能力的逐渐加强也给ALS研究带来的新的契机。本研究表明了中国ALS疾病的异质性和不同的易感基因发生频率。尽管确实需要更大规模的研究来证实这些ALS易感基因位点,以及更密集的全基因组分析和新一代测序技术的作用来检测一些低频和稀有变异体,但本研究为后续的中国ALS研究开拓了方向和奠定了一定的理论基础,提示了多层次的分子生物学的综合研究手段,如综合DNA测序、转录组学、蛋白质组学、表观遗传学在内的多元化分析模式会在将来成为强有力的工具,特别是在ALS致病基因的功能基因组学的研究向疾病机理转化,甚至到转化医学、精准医学治疗综合应用过程中将会大放异彩。
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