精神分裂症与双相障碍易感基因及风险遗传位点研究

发布时间：2020-08-21 10:00

【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,我们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、Haploview 4.2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SPSS 16.0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mi RNAs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SPSS 16.0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、FYN、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P0.05);GNAI1、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P0.05)。(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(AUC、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);PIK3R1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:(1)PRKCA基因rs7342847(加性模型:P_(adj)=0.011;显性模型:P_(adj)=0.041;隐性模型:P_(adj)=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:P_(adj)=0.031)。(2)PRKCB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:P_(adj)=0.037;显性模型:P_(adj)=0.022;等位基因模型:P=0.044)。(3)CTNNB1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:P_(adj)=0.026;显性模型:P_(adj)=0.026;等位基因模型:P=0.025)。(4)PIK3R1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:P_(adj)=0.040)。(5)GRB2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:P_(adj)=0.026;显性模型:P_(adj)=0.023;等位基因模型:P=0.027)。(6)TP53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:P_(adj)=0.005;显性模型:P_(adj)=0.019;隐性模型:P_(adj)=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P0.005)。(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P0.005)。(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P0.005)。(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(P0.05);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(P0.05)。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。
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.3;R749.4
【图文】：

子网络,易感,蛋白

23个候选共享蛋白与易感蛋白互作子网络（互作关系≥6个）

分子网络,易感基因,硕士学位论文,风险

SCZ与BD共享分子网络

核心蛋白,子网络,互作,易感

图 1-3. 13 个核心蛋白与互作蛋白子网络表 1-5. 13 个核心蛋白与易感蛋白互作关系SCZ 易感蛋白 BD 易感蛋白 SCZ 与 BDT1；GABBR1；PARD3；THBCR；KIF5B；KLC2；PARD6B；PRKCD；RIN1ENO1；HDAIA4；GRIN2B；GRM5；NRGN；SNAP25 GPM6A；KIT；NUMB GABRR1；GLA4；GRIN2B；SLAMF1 KIT；NCAM1；PLCG1；PRKCD；SPHK2 GRIN2AT1；GRIN2B；TRAF3 BCR；KIT；PLCG1；PRKCD ANXA1；GRL9；CTNNA3；GRIN1；NFKB1 CDH2；GSK3B PTPRU；TCF BCR；HNRNPC；KIT；PLCG1；SYNJ1 DRD3；DRDIN1；GRIN2B；GRM5；NRGN；PDLIM5 GSK3B；KIT；NUMBF2RA；CTLA4 KIT；PLCG1；PRKCD；SPHK2 BANK1T1；CSF2RA；CTLA4 CDH2；INPP4A；KIT ANK3

【参考文献】