2013年11月10日,國際著名雜誌Nature Genetics在線發表了安徽醫科大學皮膚病研究所和深圳華大基因研究院共同完成的銀屑病大規模全基因組外顯子測序發現疾病易感基因編碼區功能性變異研究成果。
銀屑病是一種常見的反覆發作、以表皮增殖和炎症為特徵的免疫相關性皮膚病,嚴重的影響健康和生活質量。遺傳因素在銀屑病發病中起著重要作用,連鎖分析和候選基因研究方法發現了銀屑病一批易感位點並篩選出銀屑病的潛在易感基因,為銀屑病的後續易感基因研究奠定了基礎。近年來,隨著生命科學和遺傳學的發展,全基因組關聯研究(GWAS)已成為目前尋找複雜疾病易感基因的重要途徑,較好的揭示了基因組上易感基因/位點上與人類疾病對應關係,儘管目前尚不能全面解釋易感基因/位點在疾病發病機制中的作用,但是為後續疾病發病機制研究提供了依據。目前國際上運用GWAS方法已累計發現40多個銀屑病易感基因/位點,極大推進了銀屑病的遺傳學研究進程。
然而GWAS發現的複雜疾病相關遺傳變異大多位於基因的非功能區內,僅能直接解釋約10-15%的疾病易感性,因此,單獨用SNP為遺傳標記的GWAS並不能發現疾病的全部遺傳變異,因而很難全面揭示疾病的遺傳易感性,尤其是很難直接發現與疾病相關的外顯子區編碼遺傳變異即直接改變蛋白結構和功能的致病變異。近年來,DNA測序技術和方法不多得到創新和改良,在保證基因組測序精確度的前提下,操作程序逐步優化,測定通量急速增加,甚至達到傳統Sanger測序法的數百倍至數千倍,測序成本也在不斷下降。在此背景下,「新一代測序技術」(NGS)即全基因組外顯子測序應運而生,成功實施彌補了GWAS的上述缺陷。通過全基因組外顯子測序和靶向測序技術,有望找到銀屑病發病直接相關的功能性致病變異,與GWAS發現銀屑病常見變異形成優勢互補,全面揭示銀屑病的遺傳學發病機制,發現銀屑病藥物靶點,進而為疾病藥物研發、疾病預防、診斷和治療提供新的契機,為將來實現優化的個體化診斷、治療奠定堅實的基礎。
本研究主要是探索基因功能性編碼變異在銀屑病遺傳學發病機制上的作用,在兩個獨立中國漢族人群(包括21,309例樣本)中對基因功能性編碼變異進行大規模測序分析研究。首先,對781例患者和676例對照樣本的全基因組外顯子測序數據進行全基因非同義編碼變異分析,並在9,946例患者和9,906例對照的1,326個候選基因的靶向測序數據進行驗證。在既往GWAS發現6個銀屑病易感基因中發現了7個常見(MAF>5%)和低頻(MAF<1)的非同義編碼變異與銀屑病發病相關,主要位於IL23R和GJB2基因上外顯子上的兩個獨立的低頻錯義變異和LCE3D、ERAP1、CARD14和ZNF816A基因外顯子上的5個常見錯義變異。本研究主要是基於前期GWAS研究成果,在既往GWAS發現的銀屑病易感基因基礎上發現了多個與疾病發病相關的基因編碼區功能性變異,不僅證實了GWAS研究對複雜疾病易感基因研究的重要性,同時進一步推進了銀屑病遺傳學研究的進程。
本研究不僅揭示基因編碼區變異,至少是低頻或者罕見功能性編碼變異在銀屑病的遺傳學發病過程中具有有限的貢獻,而且對其他複雜疾病外顯子測序研究搜尋疾病易感基因編碼變異具有借鑑作用。相關研究闡釋了銀屑病發病機制中遺傳因素貢獻的複雜性,未來仍需大量深入研究來提高對銀屑病及其他複雜疾病發病機制的理解和解釋易感基因在銀屑病發病中的具體作用機制,同時也進一步揭示了既往GWAS發現的疾病易感基因對於闡釋疾病的遺傳學發病機制的重要性。