多发性硬化症全基因组关联数据的深入分析和利用

摘要

多发性硬化症（MS）是一种中枢神经系统的炎性脱髓鞘疾病，严重危害公众健康。作为一种典型的复杂疾病，MS由遗传和环境共同调控，但遗传仍是MS的主要决定因素，其遗传度高达50％。研究显示目前全基因组关联（GWA）数据中的常见变异可以解释30%的M S易感性（约80%的遗传度），即GWA数据中蕴含了绝大多数MS易感基因的遗传信息。然而，已发现的遗传变异数量有限，致病风险效应小，能解释遗传度的比例小，并且致病机理和生物功能未知，严重限制了MS分子遗传机制的进一步研究。针对GWA研究目前的现状和问题，本论文在现有GWA数据和研究结果基础上，深度发掘现有数据中的遗传信息，进一步开展MS遗传定位和致病机制研究。具体内容包括两部分：1）应用以基因为单元的高效关联统计方法深入分析现有GWA数据集，定位新的MS易感基因，发现缺失遗传度中的遗传因子；2）集成 mRNA、蛋白质等水平下的多个功能注释数据库信息，定位功能关联并探讨其作用机制，为进一步功能实验奠定基础。
　　研究目的：
　　本研究旨在定位新的MS易感基因（第一部分）和功能关联并探讨其作用机制（第二部分）。
　　研究方法：
　　研究方法分为两个部分。第一部分，应用公开免费的数据库中基于单核苷酸多态性（SNPs）的GWA研究结果，在931个家系的发现研究样本，978个病例与883个对照的重复样本中进行以基因为单元的GWA研究（Gene-based GWAS），并对发现的易感基因进行差异表达、蛋白-蛋白交互作用以及基因功能注释聚类分析；第二部分首先下载表型基因型数据库（PheGenI）中MS的关联结果，对其进行表达数量性状位点（eQTLs）分析寻找具有eQTLs效应的SNPs及其靶向基因。然后对eQTLs SNPs进行功能预测，对eQTLs靶向基因进行表达差异和功能注释聚类分析。
　　研究结果：
　　第一部分：Gene-based GWAS鉴定出20个新的MS易感基因（P<1.40×10–4），其中16个新易感基因被重复验证和/或者差异表达分析支持。整合分析强烈支持五个基因MOG、CCHCR1、HLA-DMA、HCG22和BRD2与MS的关联性；
　　第二部分：eQTL分析发现45个SNPs顺式作用于19个MS相关的基因。其中，15个eQTL SNPs很有可能位于转录因子结合区，14个eQTL靶向基因在MS病例和对照的相关细胞系中有显著性差异表达。结合基因和SNPs功能预测结果发现，6个SNPs(rs3095329, rs9469220/rs2647046, rs11154801, rs1062158和rs7194)可能通过转录因子（TF）介导的转录调控来影响各自的eQTL靶向基因表达水平，即 TUBB、HLA-DQB1、AHI1、NDFIP1和HLA-DRA的mRNA表达水平，而rs7194可能同时通过has-miR-6507-3p引起转录后调控，与TF共同影响HLA-DRA的表达。
　　结论：
　　本论文研究发现了20个新的MS易感基因，整合分析加强了MOG、CCHCR1、HLA-DMA、HCG22和BRD2与MS的关联性；定位了6个MS的功能关联，并详细阐述了其作用机制可能是通过转录因子或microRNA介导调控基因表达。本研究极大地丰富了MS的研究成果，研究结果不仅为进一步的功能实验提供了研究内容和研究方向，也为MS的分子遗传病因提供了线索。

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前言

1.1多发性硬化症

1.2 MS遗传流行病学研究现状

1.3 MS的GWA研究现状

1.4本研究的目的、主要内容和研究思路

第一部分 以基因为单元的全基因组关联分析鉴定新的MS易感基因

样本与方法

结果

讨论

结论

第二部分 MS易感位点的功能关联及作用机制研究

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

缩写词和中英文对照

攻读学位期间公开发表的论文

附表

致谢