生、長、衰、病、老、死，一切都與基因有關。不同地域和民族的人，其基因也千差萬別。
鑑於此，最大規模的中國人基因庫研究結果於近日首次發表——上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院內分泌科聯合全國 29 家研究機構、醫院，首次公布了來自 27 個省、直轄市 8 個民族的 1 萬餘人的高深度全基因組測序數據及表型的系統性分析結果。
2020 年 4 月 30 日，上述團隊題為 The ChinaMAP analytics of deep whole genome sequences in 10,588 individuals（中國代謝解析計劃對 10588 例樣本的深層全基因組序列的分析）的論文發表於由中國科學院主管的國際性學術月刊《Cell Research》（細胞研究）。
中國代謝解析計劃
糖尿病、骨質疏鬆、低血糖、痛風，這些病症我們已經不陌生了。
本質上，它們都屬於「代謝性疾病」。
顧名思義，這是一種因代謝問題引起的疾病。作為世界範圍內最常見、發展最迅速的健康問題，代謝性疾病在很大程度上決定著人類的死亡率，也正在成為一項日益嚴重的公共衛生挑戰。
世界上沒有完全相同的兩片樹葉，而同一種疾病背後也存在個體差異。想要更好地進行個體風險評估、提升預防、治療代謝性疾病的效果，關鍵在於了解代謝性狀的遺傳結構。
實際上，最簡單粗暴的方法就是對大規模人群進行全面的遺傳分析。
如今，基因庫的概念已經並不稀奇了，歐美已經有了一些出名的人類基因組學和生物信息學資料庫，比如 英國生物樣本庫（UKbiobank）、基因組聚集資料庫（gnomAD）、千人基因組計劃（1KGP）、UK 10K 計劃、dbSNP 和多組學精準醫學研究計劃（TOPMed）。
考慮到東亞人和歐洲人在遺傳背景和種群特徵方面存在的巨大差異，一項「中國代謝解析計劃」（China Metabolic Analytics Project，ChinaMAP）應運而生。
根據上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院公眾號介紹，該醫院此前牽頭開展了多項覆蓋全國的隊列研究，基於相關研究，國家代謝性疾病臨床醫學研究中心（上海）依託了轉化醫學國家重大科技基礎設施（上海）和醫學基因組學國家重點實驗室，實施了這一計劃。
ChinaMAP 旨在全面囊括漢族及主要少數民族在不同地理區域的多樣化遺傳結構，並調查其對代謝疾病的影響以及廣泛的生物醫學相關的定量特徵。
ChinaMAP 基於三個大型隊列：
2010 年中國非傳染性疾病監測：全國範圍內 15 萬名參與者的研究；中國糖尿病患者癌症風險評估：25 萬名參與者的研究；上海城市化進程中的社區心血管風險：5 萬名參與者的研究。10588 位參與者的全基因組測序深度數據
在 ChinaMAP 一期階段，研究團隊 27 個省的 8 個民族（漢族，回族，滿族，苗族，蒙古族，彝族，藏族和壯族）中隨機選擇參與者，毫無偏倚的選擇、過濾，進行了 10588 位參與者的全基因組測序深度數據，最終完成了中國人群遺傳變異數據構建、中國人群體結構分析、基因組特徵比較，及變異頻譜和致病性變異解析。
其中，平均基線年齡為 54 歲，女性佔比為 64.8％。
另外雷鋒網了解到，基因在特定的位點上，DNA 序列存在差異，也就是說，基因組中散在的鹼基不同，比如點突變、單個鹼基的置換、缺失和插入，這實際上也就是基因多態性的一種表現，這在生物學上被稱為 SNP，即 single nucleotide polymorphism，即單核苷酸多態性。
而在 ChinaMAP 一期資料庫中，共有 1.36 億個 SNP 和 1000 萬個插入或缺失位點，其中一半都屬於多個國際通用的資料庫中沒有的新位點。
下圖是與 TOPMed、gnomAD、dbSNP 和 1KGP 資料庫相比，ChinaMAP 中識別出的已知和新型 SNP 的數目和等位基因頻譜。
漢族可分成 7 個亞群
該研究表明，漢族人群可分成 7 個亞群，不同地域的變異特徵與人口遷徙相關。
如下圖所示，漢族人群可分成 7 個亞群：北方漢族（北京、天津、河南、河北、山東、遼寧、吉林、黑龍江、山西），西北漢族（甘肅、陝西），東部漢族（江蘇、浙江、上海、安徽），中部漢族（湖北），南方漢族（貴州、四川、重慶、湖南、雲南、江西），東南漢族（福建）和嶺南漢族（廣東、廣西）。
另一方面，藏族、彝族、蒙古族、苗族、壯族有獨特的人群聚類，滿族和北方漢族相近，回族和西北、北方漢族相近。
值得一提的是，不同地域的變異特徵與歷史上的人口遷徙相關。例如，西北地區（甘肅省）河西走廊地區是絲綢之路、古代人口遷徙的重要地區，因此有更多的個體變異特徵。
少數民族（藏族，蒙古族和回族）的平均個體變異水平高於平均，而苗族個體的變異水平總體下降。
不難看出，基因組分析揭示了地理區域中多民族人口的遺傳特徵及其多樣性、複雜性。
日本與中國北方漢族人群聚類完全重疊
就遺傳特徵而言，中國人與非洲差距最大，日本與中國北方漢族人群聚類完全重疊。
如下圖所示，中國人的遺傳特徵與歐洲、非洲、南亞、拉丁美洲人口之間存在著巨大的差異。Fst 取值範圍為[0,1]，最大值 1 表示完全分化；最小值 0 意味著不同地方群體遺傳結構完全一致，沒有分化。
其中，非洲人口和中國人口顯示出最大的遺傳距離（MSL，獅子山，Fst = 0.15； ESN，奈及利亞，Fst = 0.15； YRI，奈及利亞，Fst = 0.149）。
同為東亞血統的中國、日本、越南人口的遺傳特徵非常相似（JPT，日本，Fst = 0.007；KHV，越南，Fst = 0.005）。
另外，研究者在成分分析中發現，日本人群與中國北方漢族人群聚類完全重疊（日本為紅點部分）。
可見，研究成果提供了漢族和少數民族的精確遺傳結構，揭示了中國人口的基因組多樣性和分布。
中國人得糖尿病和肥胖的風險不同於歐美
研究人員進行了多基因風險評分（PRS），包括個體遺傳風險估計、點單變體關聯分析和稀有變體關聯分析序列內核關聯檢驗（SKAT）。
實際上，2 型糖尿病和肥胖都是很常見的代謝性疾病，因此團隊也對二者進行了多基因風險評分。
在對 2 型糖尿病進行的多基因風險評分中，研究團隊將評分、年齡和血糖值以三維的形式進行顯示。
多基因風險評分表明，2 型糖尿病高風險和低風險的個體之間存在非常顯著的血糖差異，高風險個體隨著年齡的增長，空腹（FBG）和餐後 2 小時血糖（2h-PBG）都顯著高於中風險和低風險者。
而在對體重指數 BMI 進行的分析中，研究團隊發現了東亞人的特異性 CADM2 基因位點。
雷鋒網了解到，CADM2 此前經動物研究證實可參與調節體重和能量穩態。
下圖為體重指數、空腹血糖和餐後 2 小時血糖的多基因風險評分。
值得一提的是，中國人患 2 型糖尿病和肥胖的風險基因不同於歐美，這也進一步證明了建立中國人自己的基因庫的必要性。
藏族、蒙古族和彝族酒量最好
此外，研究人員也探究了參與者的營養和藥物代謝的流行病學和地理特徵。
一方面，研究團隊將關注點放在了酒精代謝能力上面。
從地理上講，北方人比南方人酒精代謝能力更高，也就是說酒量更好；藏族、蒙古族和彝族的酒精代謝能力最高，廣東、福建人該項能力最低。而不同地區人群對咖啡因的代謝能力相似。
另一方面，研究團隊對華法林（Warfarin）的減量使用、抗血小板藥物氯吡格雷（Simvastatin）的適用人群分類、他汀類降脂藥的副作用風險人群進行了分析，這也進一步佐證了針對我國人群特徵的藥物基因組研究和藥物基因檢測的重要性。
結合上述研究成果可以看出，這一大規模中國人基因庫對代謝類疾病的評估、對重大慢性疾病的預防、對個體健康的管理和公共衛生決策，都具有不小的價值。
引用來源：
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/BIQ6hcO7KFkUOBCY-wC-MQ
[2]https://www.nature.com/articles/s41422-020-0322-9
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