1型糖尿病易感基因的鑒定及功能機制研究.pdf

1、1型糖尿病是目前危害人類健康的重要疾病之一，它是由胰島β細胞受損導致胰島功能缺陷的嚴重自身免疫性疾病。遺傳因素在1型糖尿病的發(fā)病中起重要作用。目前全基因組關聯(lián)研究（genome-wide association study, GWAS）發(fā)現(xiàn)了許多1型糖尿病易感基因，但仍有大量的微效基因未被發(fā)現(xiàn)，需要通過更加有效的方法來鑒定。此外，許多GWAS研究只在DNA水平建立遺傳位點與疾病的統(tǒng)計關聯(lián)，并未明確遺傳位點在疾病發(fā)生過程中的具體功能機制。

2、鑒于此，本文將進行1型糖尿病易感基因的鑒定及功能機制的研究。研究內(nèi)容分為兩部分：第一部分，應用高效的Gene-based全基因組關聯(lián)分析（即Gene-based GWAS)）在全基因組水平鑒定1型糖尿病新易感基因，并對其進行重復驗證分析和功能預測分析；第二部分，利用整合分析方法，包括GRAIL分析（integrated gene relationships among implicated loci）、差異表達分析（differenti

3、al gene expression analysis）、功能預測以及功能聚類分析，同時結(jié)合eQTL分析(expression quantitative trait loci)結(jié)果進一步探索1型糖尿病易感位點在疾病發(fā)病中的功能機制作用。
　　第一部分：
　　目的：應用高效的Gene-based GWAS方法在現(xiàn)有的GWAS研究數(shù)據(jù)中鑒定1型糖尿病新易感基因。
　　材料與方法：利用KGG軟件中的GATES算法在4,075

4、個1型糖尿病病例和2,604正常對照個體中進行Gene-based GWAS分析，并在不同的種群中重復驗證顯著基因。同時結(jié)合差異表達分析和功能聚類分析在mRNA水平上驗證顯著基因。
　　結(jié)果：在顯著性水平P<9.05×10-4條件下，Gene-based GWAS研究共鑒定了452個顯著的基因。其中，171個基因是在前期的GWAS研究中未被報道的新基因，它們中的53個基因在不同種群和/或差異表達分析中得到驗證，7個基因同時在不同種

5、群和免疫相關細胞的差異表達分析中得到驗證。這7個新易感基因中有4個基因（RASIP1, STRN4, BCAR1和MYL2）屬于非人類白細胞抗原（non-Human LeukoocyteAntigen, non-HLA）區(qū)域。功能聚類分析發(fā)現(xiàn)所有的易感基因都在免疫相關通路或者GO（Gene Ontology）term中富集。
　　結(jié)論：應用高效的Gene-based GWAS分析方法，本研究在>6,000的GWAS樣本中鑒定了53

6、個在不同人群和/或差異表達分析中得到驗證的1型糖尿病新易感基因，為揭示疾病的遺傳機制及更深入的功能研究奠定了基礎。
　　第二部分：
　　目的：利用整合分析方法及相關功能預測分析方法研究1型糖尿病易感位點的功能機制。
　　材料與方法：基于公共數(shù)據(jù)庫已有的數(shù)據(jù)，對1型糖尿病易感位點進行整合分析，包括GRAIL分析、差異表達分析、功能預測以及功能聚類分析，同時結(jié)合eQTL分析結(jié)果進一步探索1型糖尿病易感位點在疾病發(fā)病中的功能

7、機制。
　　結(jié)果：本研究發(fā)現(xiàn)17個1型糖尿病關聯(lián)的SNPs具有eQTL效應。它們順式調(diào)節(jié)9個eQTL基因的表達，且這9個eQTL個基因都富集于免疫相關的通路和GO term。功能預測分析發(fā)現(xiàn)17個SNPs中有4個SNPs具有較顯著的功能作用。另外，9個eQTL基因中有6個基因（TAP2, HLA-DOB, HLA-DQB1, HLA-DQA1, HLA-DRB5和CTSH）在免疫相關細胞中存在差異表達。此外，本研究發(fā)現(xiàn)rs3825

8、932位點能順式調(diào)控CTSH表達，而CTSH基因在單核細胞中存在差異表達，提示該SNP的致病效應可能是通過順式調(diào)控CTSH表達完成。同時，功能預測分析也發(fā)現(xiàn)rs3825932具有重要的功能，如參與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成和組蛋白的調(diào)控?？傊?，CTSH基因具有整合的功能證據(jù)，表明該基因中的rs3825932位點或鄰近位點在1型糖尿病發(fā)病中起重要作用。
　　結(jié)論：綜合利用多維度遺傳學數(shù)據(jù)和整合分析方法，本文詳細探討了1型糖尿病易感位點可能的致