冠心病家系的全基因組關(guān)聯(lián)分析與研究

高涵翔 白明 牛歡 王永祥 張鉦

（蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心血管內(nèi)科 甘肅 蘭州 730000）

冠心病是目前世界范圍內(nèi)危害最大的心血管疾病，據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，2011年全因死亡患者中死于冠心病的患者比例高達(dá)13%[1]。基因流行病學(xué)研究認(rèn)為，冠心病家族史是最重要的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，陽(yáng)性家族史可以使冠心病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加40-60%[2]，而且長(zhǎng)期隨訪過程中發(fā)現(xiàn)，早發(fā)冠心病家族史與冠心病死亡率的增加密切相關(guān)[3]。

對(duì)于冠心病的遺傳易感性進(jìn)行全面客觀評(píng)價(jià)的方法與技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)。全基因組掃描可以將疾病相關(guān)位點(diǎn)定位于特定染色體，然后利用微衛(wèi)星短陣重復(fù)序列或者單核苷酸多態(tài)性的差異具體分析，篩選局部區(qū)域疾病相關(guān)候選基因，或者通過基因芯片技術(shù)對(duì)于突變位點(diǎn)進(jìn)行精確定位，研究結(jié)果可靠，也是目前對(duì)于疾病相關(guān)基因進(jìn)行識(shí)別和鑒定的主要方法，其中主要包括全基因組連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析，另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，高通量DNA微陣列技術(shù)和全外顯子測(cè)序也廣泛應(yīng)用于多基因疾病的易感基因篩查研究。

全基因組連鎖分析是基于一個(gè)或多個(gè)家系的樣本，通過不同遺傳模型，在整個(gè)基因組水平上來尋找與家族聚集性疾病相關(guān)的連鎖區(qū)域的一種分析方法。通過該方法在疾病的家系研究中已經(jīng)檢測(cè)到3500個(gè)易感基因，涉及6000個(gè)單基因異常位點(diǎn)。全基因組連鎖分析主要應(yīng)用于家系研究，而且基因連鎖分析可以發(fā)現(xiàn)其他方法難以觸及的低頻，罕見，但可能疾病高度相關(guān)的基因變異[4]，對(duì)于作用程度中等甚至較弱的易感基因不易發(fā)現(xiàn)，而復(fù)雜疾病常為多因素多基因聯(lián)合作用導(dǎo)致，因此，該方法相對(duì)在單基因疾病的遺傳研究中更有優(yōu)勢(shì)。另外，連鎖分析在染色體上的定位通常是cM級(jí)別，也就是百萬個(gè)堿基對(duì)，這其中包含的成百上千的基因，所以無法精細(xì)定位出突變位點(diǎn)。

9p21是全基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome Wide Association Studies，GWAS）篩選出的第一個(gè)冠心病遺傳易感區(qū)域，關(guān)于冠心病相關(guān)基因的GWAS研究就此拉開了序幕。后續(xù)的9p21的遺傳學(xué)研究指出，9p21與不同的血管表型，包括冠心病，心肌梗死，冠狀動(dòng)脈鈣化，外周動(dòng)脈疾病，腹主動(dòng)脈瘤均密切相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)了GWAS的可靠性[5]。GWAS也因其直觀分析基因序列的特點(diǎn)，世界范圍內(nèi)冠心病相關(guān)易感基因的多種族大樣本研究中被廣泛應(yīng)用，而且出現(xiàn)了大量關(guān)于GWAS的薈萃分析，也篩選出大量的冠心病以及脂質(zhì)代謝、高血壓等相關(guān)危險(xiǎn)因素的易感基因，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)一些與粥樣斑塊形成和斑塊破裂相關(guān)的新的易感基因，所以，GWAS在易感基因篩選與精確定位上是頗有優(yōu)勢(shì)的。但是，通過大樣本研究也發(fā)現(xiàn)很多冠心病易感基因呈多重效應(yīng)，例如ABO和SH2B3與冠心病相關(guān)，也與其他疾病相關(guān)。而且，GWAS發(fā)現(xiàn)的冠心病相關(guān)位點(diǎn)只能解釋約11%的冠心病遺傳易感的原因，約25%的已知基因位點(diǎn)與冠心病并不直接相關(guān)，而是與已知的冠心病危險(xiǎn)因素相關(guān)，所以，基于SNP的GWAS分析對(duì)于識(shí)別基因的罕見變異是有局限性的[6]。

全外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)APOC3有4個(gè)位點(diǎn)發(fā)生基因突變可導(dǎo)致血清甘油三酯水平下降，突變攜帶者血清APOC3蛋白水平大約是正常水平的一半，機(jī)體清除甘油三酯的速度加快。而且進(jìn)一步研究表明，與無突變個(gè)體相比，突變攜帶者冠心病的患病風(fēng)險(xiǎn)低40%[7]。除此之外，外顯子測(cè)序尚沒有發(fā)現(xiàn)與冠心病相關(guān)的罕見基因序列。外顯子測(cè)序選擇基因組的編碼序列針對(duì)性分析，相對(duì)于全基因測(cè)序來說，外顯子測(cè)序有高效、低成本的優(yōu)勢(shì)，但位于非編碼區(qū)域的易感位點(diǎn)則不能檢出。

目前技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)的易感基因位點(diǎn)只能解釋極少數(shù)冠心病發(fā)病，大部分發(fā)病原因仍不得而知。近年研究發(fā)現(xiàn)，異位顯性在多因素疾病中起了重要作用。部分冠心病的發(fā)病就是由于2個(gè)或以上基因互相作用，而且產(chǎn)生的效應(yīng)是某一冠心病危險(xiǎn)因素發(fā)生率升高，比如血脂、肥胖。研究表明，常見的甘油三酯升高相關(guān)的等位基因的效應(yīng)在瘦人中不明顯，胖人中明顯[8]。還有更多的冠心病相關(guān)的基因變異，現(xiàn)有的分子生物學(xué)技術(shù)沒有檢測(cè)到，可能因?yàn)橹虏∽饔萌酰蛘甙l(fā)生頻率低，或者樣本量不夠，有待深入研究。

分子生物學(xué)層面的疾病研究與技術(shù)進(jìn)展密切相關(guān)，對(duì)于現(xiàn)有冠心病基因?qū)W研究基礎(chǔ)上新的變異的探索，我們認(rèn)為以冠心病家系中的早期發(fā)病個(gè)體為研究對(duì)象是最優(yōu)選擇。另外，除了現(xiàn)有的基因?qū)W研究結(jié)果以外，對(duì)于已發(fā)現(xiàn)基因功能的了解非常有限，所以需要進(jìn)一步證實(shí)遺傳標(biāo)記物與疾病的因果關(guān)系和機(jī)制，這樣才能有助于靶向性藥物研發(fā)和個(gè)體藥物反應(yīng)，達(dá)到精準(zhǔn)醫(yī)療的目的。