全基因組學發現的抑鬱症風險基因座到底有何用?

2021-01-10 健康界

越來越多的證據表明抑鬱症的發病是多因素的,其中遺傳因素能夠解釋37%抑鬱症患者的發病。多個全基因組關聯研究(GWAS)已經確定了多個MDD風險基因座。

儘管已經存在上百個風險基因座,但是不能全面揭示MDD發生發展的生物學機制,且這些位點很有可能並非真正的致病位點。這是因為大多數風險基因的突變位於非編碼區,因此這些鑑定出的風險基因突變體可能通過調節基因表達,而不是直接增加MDD患病風險。

而表達數量性狀位點(eQTL)分析可定位影響一個或多個基因表達水平的遺傳變異,但是MDD發病風險相關的單核苷酸多態性位點存在高度連鎖不平衡,這就使得從這些基因座中精準識別出具有功能性單核苷酸多態性位點變得困難一些。2020年3月25日中國科學院昆明動物研究所、中國科學院大學昆明生命科學學院羅雄劍教授通過功能基因組學和eQTL分析揭示34個MDD發病風險相關的單核苷酸多態性位點(SNP)的調控機制,這些功能性SNPs 可阻礙15個轉錄因子結合。

研究人員首先從目前基因組學數據篩選出44個MDD發病風險相關的SNPs,通過對ChIP-Seq實驗篩選出30個與MDD相關轉錄因子(TFs)的結合位點。他們將這些轉錄因子的結合位點和44個MDD發病風險相關的SNPs進行匹配分析,最後識別出34個SNPs阻礙15個轉錄因子的結合,值得注意的是,其中75% SNPs位於內含子和基因間區域中。

為進一步證實這些SNP對轉錄因子的調節作用,研究人員通過體外報告基因方法檢測這些功能性SNP對三種細胞系的螢光素酶活性的影響,結果發現29個SNPs至少影響一個細胞系中的螢光素酶活性,13個SNPs影響全部三個細胞系中的螢光素酶活性,這就表明這些SNPs作為功能性位點確實可以影響轉錄因子的結合。

具體來說位於6號染色體短臂2區2帶1亞帶的位點rs9262142作為功能性單核苷酸多態性位點可阻礙轉錄因子FOSL2, EP300,和JUND的結合;rs2919451阻礙轉錄因子RAD21的結合。

為進一步確定這些SNPs是否真正的調控基因表達,研究人員選擇阻礙RE1沉默轉錄因子(REST)結合的功能性位點rs3101339進行研究,通過eQTL分析rs3101339與基因NEGR1表達相關。序列發現rs3101339位點位於基因NEGR1的啟動子序列。

病毒敲低REST後NEGR1的表達也明顯降低。進一步利用CRISPR-Cas9基因編輯技術敲除rs3101339後NEGR1表達上調。這些結果表明rs3101339可能通過調控NGER1的表達增加MDD患病風險。

但是根據上述結論,rs3101339發生突變後MDD患者NEGR1的表達是上調的,但實際上MDD患者NEGR1的表達下降,兩者之間存在矛盾。這很有可能是由於rs3101339和其他位點協調調控NEGR1的表達。這就是闡明這些風險基因座與抑鬱症的因果關係還存在很大的困難的原因之一。

研究人員通過資料庫發現了這些SNPs可能調控的靶基因,具體如下:

HCG17, PMM1, NEGR1, XRCC6, CYP2D6

MEI1, HLA-C, VARS2, XRCC3, GFM1, FLOT1

RERE, GFM1, RARRES1, LRFN5, TRMT61A, HPR, DHX38

CSDC2, POLR3H, NHP2L1, LINC00634, DESI1, RPL31P12

這些基因可能是這些SNPs增加MDD患病風險的「橋梁」,因此這些基因可能是抑鬱症的潛在靶基因。

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