精神分裂症与双相障碍易感基因及风险遗传位点研究

摘要

目的：
　　精神分裂症(SCZ)和双相障碍(BD)是常见的两种重性精神障碍，患病率较高，给患者及其家属到来了沉重的负担。SCZ、BD均是典型的多基因复杂疾病，遗传度高达80～85％，但其病因机制尚未阐明。因此，旨在通过生物信息学方法筛选出可能与SCZ、BD发生相关的易感基因及风险遗传位点，然后通过大样本人群研究探索易感基因表达水平及多态性位点与SCZ、BD发生风险的关联，再进一步通过细胞实验初步探讨易感风险位点的生物学功能，为SCZ与BD的分子机制研究提供基础数据。
　　方法：
　　第一部分:精神分裂症与双相障碍共享基因的生物信息学筛选
　　利用A Catalog of Published Genome-Wide Association Studies和Genetic Association Database这两个在线数据库预测SCZ、BD相关的易感基因。通过构建蛋白-蛋白互作(PPI)关系以及GEO基因芯片分析，得到SCZ、BD共享核心基因。最后，通过Hapmap网站、Haploview4.2软件以及相关基因功能的预测网站进行核心基因位点的筛选与确认。
　　第二部分:精神分裂症与双相障碍易感基因及遗传变异的人群关联研究
　　本研究采用病例-对照研究设计，纳入对象均为中国广西汉族样本。采用qRT-PCR实验在50例SCZ、50例BD、50例对照样本中检测这13个核心基因的相对表达量，并进行ROC曲线分析。通过运用Sequenom基因分型技术在548例SCZ病例、512例BD病例、598例对照样本中对13个基因的28个位点进行基因分型。研究数据采用SPSS16.0软件和PLINK软件进行统计分析。
　　第三部分:精神分裂症与双相障碍易感位点的生物学功能研究
　　先通过预测筛选出与基因位点3'UTR区结合的miRNAs以及与基因位点5'near区结合的转录因子。然后构建表达载体，在人肾上皮细胞(293T)中采用双荧光素酶报告基因系统检测miRNA与其靶基因3'UTR的结合以及转录因子与其靶基因5'near启动子的结合。运用SPSS16.0进行数据分析。
　　结果：
　　第一部分:精神分裂症与双相障碍共享基因的生物信息学筛选
　　(1)通过两个在线数据库筛选、基因芯片筛选以及PPI网络分析，得到SCZ与BD共享的13个核心基因:GNAI1、PRKCA、PRKCB、PRKCZ、CTNNB1、PIK3R1、GRB2、YWHAB、YWHAZ、LYN、FY、SRC、TP53基因。
　　(2)综合考虑了这13个核心基因位点的功能区域等因素，选择得到28个基因位点。
　　第二部分:精神分裂症与双相障碍易感基因及遗传变异的人群关联研究
　　(1)mRNA表达水平:GNAI1、PRKCA、PRKCB、CTNNB1、YWHAZ、GRB2、LYN、FYN基因的mRNA表达水平在SCZ病例组与健康对照组之间的分布差异均具有统计学意义(均为P＜0.05);GNAH、PRKCA、PRKCB、PRKCZ、CTNNB1、PIK3R1、YWHAB、YWHAZ、FYN、TP53基因的mRNA表达水平在BD病例组与健康对照组之间的分布差异均具有统计学意义（均为P＜0.05）。
　　(2)ROC分析结果显示:GNAI1基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.81、0.85、0.66)可作为SCZ较好的诊断标志物;而GNAI1基因(AUG、灵敏度、特异度分别为0.92、0.98、0.74)、PRKCA基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.88、0.91，0.90）、FYN基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.75、0.71、0.82)、PIK3R1基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.92、0.91、0.80)、CTNNB1基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.73、0.65、0.92)、PRKCZ基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.76、0.60、0.82)及TP53基因(AUC、灵敏度、特异度分别为0.79、0.65、0.90)可作为BD较好的诊断标志物。
　　(3)基因型分布:PRKCA基因rs7342847位点在SCZ病例组与对照组、BD病例组与对照组的基因型分布差异具有统计学意义(均为P=0.034);PIKSR1基因rs3756668(P=0.038)、TP53基因rs1042522(P=0.016)位点的基因型在BD病例组与对照组之间的分布差异具有统计学意义。
　　(4)基因多态性位点与SCZ、BD易感性关联分析:
　　①PRKCA基因rs7342847（加性模型:Padj=0.011;显性模型:Padj=0.041;隐性模型:Padj=0.032;等位基因模型:P=0.040）、rs8464（等位基因模型:P=0.049）与SCZ易感性之间的关联具有统计学意义;而PRKCA基因rs7342847多态性与BD易感性之间的关联具有统计学意义（显性模型:Padj=0.031）。
　　②PRKCB基因rs2575390多态性与SCZ易感性之间的关联具有统计学意义(加性模型:Padj=0.037;显性模型:Padj=0.022;等位基因模型:P=0.044)。
　　③CTNNB1基因rs2953多态性与SCZ易感性之间的关联具有统计学意义(加性模型:Padj=0.026;显性模型:Padj=0.026;等位基因模型:P=0.025)。
　　④PIK3R1基因rs3730089多态性与SCZ易感性之间的关联具有统计学意义（隐性模型:Padj=0.040）。
　　⑤GRB2基因rs7219多态性与SCZ易感性之间的关联具有统计学意义（加性模型:Padj=0.026;显性模型:padj=0.023;等位基因模型:P=0.027）。
　　⑥TP53基因rs1042522多态性与BD易感性之间的关联具有统计学意义（加性模型:Padj=0.005;显性模型:Padj=0.019;隐性模型:Padj=0.023;等位基因模型:P=0.004）。
　　第三部分:精神分裂症与双相障碍易感位点的生物学功能研究
　　成功构建表达载体后，在293T细胞中的双荧光素酶报告基因实验显示:
　　(1)与PRKCA基因3'UTR位点rs7342847空白对照组、突变型相比，miRNA-1909能与3'UTR区rs7342847野生型结合，相对荧光强度显著下降(均为P＜0.005)。
　　(2)与PRKCA基因3'UTR位点rs8464空白对照组、突变型相比，miRNA-450a-1能与3'UTR区rs8464野生型结合，相对荧光强度显著下降（均为P＜0.005）。
　　(3)与CTNNB1基因3'UTR位点rs2953空白对照组、突变型相比，miRNA-485能与3'UTR区rs2953野生型结合，相对荧光强度显著下降（均为P＜0.005）。
　　(4)与GRB2基因3'UTR位点rs7219野生型相比，miRNA-1288能与3'UTR区rs7219突变型结合，相对荧光强度明显下降（P=0.001）。
　　(5)PRKCB基因5'near启动子区rs2575390野生型与突变型相比，相对荧光强度无明显变化（P＞0.05）;且rs2575390野生型与突变型分别共转染了转录因子CEBPA后，相对荧光强度亦无明显变化（P＞0.05）。
　　结论：
　　(1)YWHAZ、GRB2、LYN基因mRNA表达水平与SCZ发生相关，PRKCZ,PIK3R1、YWHAB、TP53基因mRNA表达水平与BD发生相关，而GNAI1、PRKCA、PRKCB、CTNNB1、FYN基因同时与SCZ、BD均相关，提示了这些基因可能参与SCZ和/或BD的病理机制。
　　(2)GNAI1基因mRNA表达水平预测SCZ的能力较好，有望成为SCZ的潜在诊断标志物;而GNAI1、PRKCA、FYN、PIK3R1、CTNNB1、PRKCZ、TP53基因mRNA表达水平预测BD的能力较好，有望成为BD的潜在诊断标志物。
　　(3)rs8464、rs2575390、rs2953、rs3730089和rs7219多态性与SCZ发生风险显著关联，rs3756668、rs1042522多态性与BD发生风险显著关联，而rs7342847是SCZ、BD的共享易感风险位点。
　　(4)miRNA-1909、miRNA-450a-1、miRNA-485、miRNA-1288分别与其靶基因3'UTR区rs7342847、rs8464、rs2953、rs7219结合，导致双荧光素酶荧光强度显著下降，提示这些miRNAs可能通过该结合来下调靶基因水平参与SCZ、BD发生。

目录

声明

个人简历

摘要

前言

第一部分 精神分裂症与双相障碍共享基因的生物信息学筛选

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

第二部分 精神分裂症与双相障碍易感基因及遗传变异的人群关联研究

1．研究对象与方法

2 结果

3 讨论

第三部分 精神分裂症、双相障碍易感位点的生物学功能研究

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

结论

创新性

展望

参考文献

综述 精神分裂症与双相障碍相关易感基因研究进展

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文