利用eQTL构建基因-基因网络挖掘类风湿性关节炎风险基因*

摘要目的：类风湿性关节炎是一种全身的慢性炎症型疾病，可能影响许多组织和器官，主要发作于灵活的关节。全世界人群中大 约有1%会患有类风湿性关节炎。目前已经证实了一些基因与类风湿性关节炎相关，但是这些基因只能解释一小部分遗传风险， 因此我们需要新的策略和方法来解决这个问题。方法：表达数量性状位点（eQTL）是指能够调控基因或蛋白质表达的基因组位点， 本文采用了eQTL数据构建基因- 基因网络并挖掘候选类风湿性关节炎风险基因。结果：首先，利用eQTL 数据,基于基因之间的 共调控系数，建立基因- 基因网络，我们建立了5 个不同阈值(0、0.2、0.4、0.6和0.8)的基因-基因网络；然后，在OMIM 和GAD数 据库中搜索已经证实的与类风湿性关节炎相关的186 个基因；最后我们将已证实与类风湿性关节炎相关的186 个基因分别投入 到这5 个网络中，利用基因与基因之间的相关性来挖掘到一些可能与类风湿性关节炎相关的候选风险基因。结论：本文基于 eQTL构建了基因-基因网络，结合已知类风湿性关节炎风险基因，挖掘未知风险基因，得到了较好的结果，证明了本方法的有效 性，且对于类风湿性关节炎的发病机制研究具有重要价值。除了类风湿性关节炎外，本方法还可推广到其它复杂疾病中，因此本 方法对人类复杂疾病的研究具有很强的学术理论价值和应用价值。     

遗传基因组学(Genetical genomics)的研究进展

遗传基因组学(geneticalgenomics)是将微阵列技术和数量性状座位(QTL)分析结合起来,全基因组水平上定位基因表达的QTL(eQTL).它为研究复杂性状的分子机理和调控网络提供全新的手段.遗传基因组这个概念和研究策略在2001年由Janson和Nap首先提出,到目前为止,遗传基因组学已应用于酵母、老鼠、人以及玉米等植物.研究结果表明:基因表达水平的差异是可遗传的复杂性状;eQTL可以分为顺式作用eQTL和反式作用eQTL,顺式作用eQTL就是某个基因的eQTL定位到该基因所在的基因组区域,表明可能是该基因本身的差别引起mRNA水平的差别,反式作用就是eQTL定位到其他基因组区域,表明其他基因的差别控制该基因mRNA水平的差异.将eQTL结果、基因功能注解以及多种统计分析方法相结合,不仅能更准确地鉴别控制复杂性状及其相关基因表达的候选基因,而且能构建相应的基因调控网络.     

钙敏感受体基因、白介素6基因与中国人群骨密度相关联

钙敏感受体是钙新陈代谢的一个重要因素,白介素6是参与破骨细胞分化及功能的一种多效细胞因子。因此,钙敏感受体基因和白介素6基因都为骨矿物质代谢的重要候选基因。本研究旨在利用数量性状传递不平衡检测法,检测白介素6基因和钙敏感受体基因与腰椎和髋部骨密度的关联和连锁,以证实它们是否为影响中国人群骨密度的重要候选基因。本研究的样本为来自中国上海的401个中国核心家庭,共1,263个个体,均为汉族。每个核心家庭由父母双亲和至少一个20～45岁的健康绝经前女儿组成。腰椎与髋部的骨密度采用Hologic QDR 2000＋双能X射线扫描仪进行了检测。用PE377测序仪及相关软件分别对白介素6和钙敏感受体基因中的一个CA重复多态微卫星位点进行了基因分型。分析结果表明钙敏感受体基因（CA）12等位基因（P=0．006）及（Ca）18等位基因（P=0．02）与股骨颈骨密度之间存在显著的整体关联。白介素6基因的（CA）18等位基因与整个髋部（P=0．021）、股骨颈（P=0．041）以及转子间区（P=0．029）骨密度之间均存在显著的家庭内关联。白介素6基因（CA）n位点与腰椎BMD之间存在显著的连锁（P=0．001）。本研究结果表明白介素6基因和钙敏感受体基因可能为与中国人群骨密度变异相关联的候选基因。     

遗传与基因表达数据的整合—— eQTL的方法及应用

高通量的基因型分析和芯片技术的发展使人们能够进一步研究哪些遗传差异最终影响基因的表达。通过表达数量性状座位(eQTL)作图方法可对基因表达水平的遗传基础进行解析。与传统的QTL分析方法一样, eQTL的主要目标是鉴别表达性状座位所在的染色体区域。但由于表达谱数据成千上万, 而传统的QTL分析方法最多分析几十个性状, 因此需要考虑这类实验设计的特点以及统计分析方法。本文详细介绍了eQTL定位过程及其研究方法, 重点从个体选择、基因芯片实验设计、基因表达数据的获得与标准化、作图方法及结果分析等方面进行了综述, 指出了当前eQTL研究存在的问题和局限性。最后介绍了eQTL研究在估计基因表达遗传率、挖掘候选基因、构建基因调控网络、理解基因间及基因与环境的互作的应用进展。     

影响中国女性峰值骨密度的潜在基因间相互作用

峰值骨密度是由遗传和环境因素及其相互作用共同决定的复杂性状。维生素D受体基因、雌激素α受体基因、白介素6基因、副甲状腺素基因、Ⅰ型胶原α2基因、骨钙素基因、α2巯基糖蛋白基因是与骨代谢相关的7个重要的候选基因。本研究旨在检测这7个候选基因之间的相互作用对中国女性峰值骨密度的影响。样本为中国上海的361个无关、健康的绝经前女性,均为汉族人,年龄为20—44岁。采用Hologic QDR2000＋双能X射线扫描仪对腰椎与髋部的骨密度进行了检测。采用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态分析方法对每个个体的以下8个多态性标记位点进行基因分型：维生素D受体基因的Apa Ⅰ位点,雌激素α受体基因的PvuⅡ和XbaⅠ位点,白介素6基因的BsrB Ⅰ位点,副甲状腺素基因的BstB Ⅰ位点,Ⅰ型胶原α2基因的Msp Ⅰ位点,骨钙素基因的Hind Ⅲ位点,娃巯基糖蛋白基因的SacⅠ位点。采用二元方差分析对基因相互作用与骨密度的关系进行研究。结果表明,白介素基因和雌激素α受体基因（PvuⅡ）的相互作用对髋部（P=0．019）、转子间区（P=0．016）和股骨颈（P=0．019）的骨密度有显著作用。在这3个部位,GGPp基因型携带者比GGpp基因型携带者的骨密度值分别高出18．0％、19．5％和14．8％。另外观察到醒巯基糖蛋白基因与自介素6基因的相互作用对股骨颈骨密度有显著影响（P=0．046）。GGSS基因型携带者的股骨颈骨密度值比GGSs基因型携带者高出18．8％。该项群体水平的统计分析表明：对于中国女性峰值骨密度的遗传决定,白介素基因和雌激素α受体基因、α2巯基糖蛋白基因的相互作用显著。     

复杂疾病基因定位策略与肿瘤易感基因鉴定

对于不存在某单一基因位点经典的孟德尔显性或隐性遗传模式的疾病,称为复杂疾病,肿瘤是最常见的类型之一 . 目前,以连锁和相关分析为基础的功能克隆、功能候选克隆、定位克隆、定位候选克隆、系统生物学等复杂疾病易感基因定位策略逐渐发展起来 . 其中,系统生物学策略由于整合了从 DNA 到蛋白质的各个层面的信息,对复杂疾病基因调控网络做出了良好诠释,使其成为最有潜力的方法之一 . 目前,虽然已有近 100 种肿瘤 / 遗传性癌综合症的易感基因被鉴定出来,但未来的复杂疾病易感基因定位工作仍充满了挑战 .     

基于功能一致性和网络拓扑属性预测冠心病致病基因

基于功能一致性利用蛋白质互作网络挖掘潜在的疾病致病基因,对于了解疾病致病机理和改进临床治疗至关重要．基于基因功能一致性和其在蛋白质互作网络中的拓扑属性将基因与疾病之间建立关联,对疾病风险位点内的基因进行了致病风险预测,并通过GO及KEGG功能富集分析方法进一步筛选,预测出新的致病基因．预测出了51个新的冠心病致病基因,分析发现大部分基因参与了冠心病的致病过程．为疾病基因的挖掘提出一个新的思路,从而有助于复杂疾病致病机理的研究．     

结合已有知识体系的酒精中毒相关的SNP单体型及其相关基因挖掘

高通量的单核苷酸多态（single nucleotide polymorphism,SNP）检测技术与已有的知识体系（如KEGG,GO数据库等）为与疾病相关的SNP单体型及相关基因挖掘提供了有力支撑．本研究对高通量SNP基因型数据,采用4种SNP单体型板块（block）识别方法（置信区间、FGT、连锁不平衡的稳定连接以及单体型板块融合技术）,用聚类分析方法验证其效能,通过风险分析方法确定酒精中毒相关的SNP单体型,并基于已有知识体系建立SNP单体型与基因的映射,通过查询NCBISNP与gene数据库定位SNP单体型板块,确定候选基因,最后结合KEGG,Biocarta及GO数据库进行基因功能注释．在对人类22对常染色体的分析中,寻找到可能与酒精中毒相关的159个单体型板块,包含227个SNP单体型,并预测其中102个SNP单体型可能会增加酒精中毒的发病风险．挖掘得到了121个酒精中毒相关基因,并进一步进行可靠的生物学功能注释验证．结果提示：采用聚类效果验证及风险分析的单体型识别机制,基于单体型的疾病相关基因定位并结合已有知识体系的疾病相关基因挖掘策略,不仅能大大缩减SNP数据挖掘的工作量,实现复杂疾病相关基因的精细定位,而且对于多因素复杂疾病发病机制的探索将更有指导意义．     

PAX3基因及其蛋白的生物信息学分析

目的：对PAX3基因和PAX3蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究PAX3与神经管畸形的相关性研究提供基础。方法：运用生物信息学方法对PAX3基因的基因结构、单核苷酸多态性位点（SNP）、PAX3基因与其他基因的相互作用网络、PAX3蛋白结构域、蛋白二级结构、蛋白间相互作用网络、以及PAX3蛋白所调控和影响的靶基因进行分析。结果：PAX3基因有9中可变剪切形式,编码区存在14个SNP位点,其中错意突变13个,移码突变1个。PAX3蛋白由479个氨基酸组成,分子量52968Da,PAX3蛋白可能调控和影响151个靶基因的转录和表达,与PAX3基因存在相互作用的基因和与PAX3蛋白存在相互作用的蛋白多数与发育相关。结论：通过对PAX3基因和PAX3蛋白的生物信息学分析获得了其相应的分子生物学特征,为进一步研究提供基础。     

基于功能一致性预测冠心病致病基因

目的:为了解疾病致病机理和改进临床治疗,基于功能一致性挖掘潜在的疾病致病基因.方法:本文基于功能一致性基因的共定位特性,结合蛋白质互作网络拓扑结构,获取疾病候选基因集,并通过GO及KEGG功能富集分析方法进一步筛选,预测出新的致病基因.结果:挖掘得到的59个冠心病致病基因通过文献证实绝大部分基因与疾病的发生发展存在着联系.结论:本方法具有可行性,研究者能够在此基础上很好地进行疾病致病机理的研究.     

类风湿关节炎药物治疗的规范化及临床实践探析

目的：在前人研究基础上进一步调查和研究类风湿关节炎（RA）患者药物治疗的规范化状况。方法：对湘潭市中心医院2012年3月至12月门诊就诊的120例风湿关节炎患者进行问卷调查。内容包括患者个人资料、就诊及确诊时间、科室,随诊时间间隔以及改善病情抗风湿药（DMARDs）的应用情况。结果：类风湿关节炎药物治疗不规范,甲氨蝶呤是患者应用最多的DMARDs,占60％,其次为来氟米特（30％）、柳氮磺吡啶（5％）及羟氯喹（5％）。结论：51％以上的RA病人DMARDs治疗不规范,尤其是在县级基层医院。类风湿性疾病的规范治疗需要从早期诊断治疗,优化联合用药,个性化治疗,定期跟踪疗效等方面来规范。     

An integrative functional genomics approach for discovering biomarkers in schizophrenia

Schizophrenia (SZ) is a complex disorder resulting from both genetic and environmental causes with a lifetime prevalence world-wide of 1%; however, there are no specific, sensitive and validated biomarkers for SZ. A general unifying hypothesis has been put forward that disease-associated single nucleotide polymorphisms (SNPs) from genome-wide association study (GWAS) are more likely to be associated with gene expression quantitative trait loci (eQTL). We will describe this hypothesis and review primary methodology with refinements for testing this paradigmatic approach in SZ. We will describe biomarker studies of SZ and testing enrichment of SNPs that are associated both with eQTLs and existing GWAS of SZ. SZ-associated SNPs that overlap with eQTLs can be placed into gene-gene expression, protein-protein and protein-DNA interaction networks. Further, those networks can be tested by reducing/silencing the gene expression levels of critical nodes. We present pilot data to support these methods of investigation such as the use of eQTLs to annotate GWASs of SZ, which could be applied to the field of biomarker discovery. Those networks that have association with SNP markers, especially cis-regulated expression, might lead to a more clear understanding of important candidate genes that predispose to disease and alter expression. This method has general application to many complex disorders.     

Gene-gene and gene-environment interactions involving HLA-DRB1, PTPN22, and smoking in two subsets of rheumatoid arthritis

Gene-gene and gene-environment interactions are key features in the development of rheumatoid arthritis (RA) and other complex diseases. The aim of this study was to use and compare three different definitions of interaction between the two major genetic risk factors of RA--the HLA-DRB1 shared epitope (SE) alleles and the PTPN22 R620W allele--in three large case-control studies: the Swedish Epidemiological Investigation of Rheumatoid Arthritis (EIRA) study, the North American RA Consortium (NARAC) study, and the Dutch Leiden Early Arthritis Clinic study (in total, 1,977 cases and 2,405 controls). The EIRA study was also used to analyze interactions between smoking and the two genes. "Interaction" was defined either as a departure from additivity, as interaction in a multiplicative model, or in terms of linkage disequilibrium--for example, deviation from independence of penetrance of two unlinked loci. Consistent interaction, defined as departure from additivity, between HLA-DRB1 SE alleles and the A allele of PTPN22 R620W was seen in all three studies regarding anti-CCP-positive RA. Testing for multiplicative interactions demonstrated an interaction between the two genes only when the three studies were pooled. The linkage disequilibrium approach indicated a gene-gene interaction in EIRA and NARAC, as well as in the pooled analysis. No interaction was seen between smoking and PTPN22 R620W. A new pattern of interactions is described between the two major known genetic risk factors and the major environmental risk factor concerning the risk of developing anti-CCP-positive RA. The data extend the basis for a pathogenetic hypothesis for RA involving genetic and environmental factors. The study also raises and illustrates principal questions concerning ways to define interactions in complex diseases.     

抗RA33抗体、RF、CRP、ANA与ENA联合检测在类风湿性关节炎患者诊断、治疗及预后中的作用

目的：探讨血清抗RA33抗体、RF、CRP联合检测在类风湿性关节炎患者诊断、治疗及预后中的作用。方法：采用ELISA法对35例类风湿性关节炎患者和30例健康对照者进行抗RA33抗体的检测,间接免疫荧光法检测ANA、免疫印迹法检测ENA,免疫比浊法进行类风湿因子（RF）及CRP的检测。结果：类风湿性关节炎患者组RF水平为：[（104．51±153．88）KIU／L]与健康对照组[（10．89±2．78）KIU／L]比较,差异非常显著（p〈0．01）;类风湿性关节炎组CRP[（11．60±23．24）mg／L]与健康对照组[（2．57±2．18）mg／L]比较,差异显著（p〈0．05）;类风湿性关节炎组抗RA33抗体水平：[（17．81±35．11）U／mL]与健康对照组[（8．10±8．40）U／mL]比较,差异非常显著（p〈0．01）。RF、抗RA33抗体、CRP及ANA诊断类风湿性关节炎的灵敏度分别为：80．00％,34．29％,42．86％,62．86％;RF、抗RA33抗体、CRP及ANA诊断类风湿性关节炎的特异性分别为：93.33％,93.33％,90．00％,96．67％;ENA的检出率均较低。结论：类风湿性关节炎患者抗RA33抗体检出的灵敏度低,但特异性强。对类风湿性关节炎患者进行抗RA33抗体、ANA、RF、CRP、ENA联合检测,对于疾病的进展、病因分析、指导治疗和改善预后均具有重要意义。     

以HLAⅡ类转基因鼠研究类风湿关节炎的发病机制

类风湿关节炎（RA）是一种常见的慢性自身免疫性疾病,至今发病原因不明。许多研究表明遗传因素是导致RA发病的最主要原因,而在遗传因素中约35%来自于人类白细胞抗原（HLA）Ⅱ类复合体。因此,对于HLA Ⅱ类复合体参与RA发病的分子机制研究一直是人们关注的热点,而表达HLA Ⅱ类分子的转基因鼠是研究HLA Ⅱ类复合体与RA发病关系最佳的平台。目前,国外已建立了几个HLA Ⅱ类转基因鼠品系,为RA发病机制的研究奠定了很好的基础。本文对HLA Ⅱ类转基因鼠及以此为基础的RA相关研究进行综述。     

类风湿性关节炎伴间质性肺病中肿瘤标志物对肺功能的影响分析

目的：探究类风湿性关节炎伴间质性肺病中肿瘤标志物对肺功能的影响。方法：选取2011年3月至2013年3月我院收治的类风湿性关节炎患者88例,根据其是否伴有ILD,分为RA组53例和RA-ILD组35例。检测两组肺功能指标用力肺活量（FVC）、1s用力呼气容积（FEV1）、最大通气量百分比（MVV）、一氧化碳弥散量（DLCO）,肿瘤标志物癌胚抗原CEA、癌抗原125（CA125）、癌抗原199（CA199）及抗环胍氨酸肽抗体（抗CCP抗体）的值,并利用统计学方法分析肿瘤标记物与肺功能指标、抗CCP抗体的相关性。结果：RA．ILD组FVC、FEV1、MVV、DLCO均比RA组低,CEA、CA125、CA199均比RA组高,结果比较差异显著具有统计学意义（P〈0．05）。但两组抗CCP抗体含量相比却无明显差异,不具有统计学意义（P〉0．05）。相关性分析显示,CEA与FVC、FEV1、MVV、DLCO呈负相关（P〈0．05）,而CA125、CA199却与肺功能指标无相关性,CEA、CA125、CA199与抗CCP抗体均无相关性（P〉0．05）。结论：RA-ILD的肺功能指标均有明显下降,而肿瘤标志物表达水平却明显增高,CEA对肺功能损害影响较大,却与关节损害的关系不大,这为临床对类风湿性关节炎伴间质性肺病早诊断、早治疗提供了依据。     

葡萄糖-6-磷酸异构酶早期诊断类风湿关节炎的临床意义

目的：探讨血清葡萄糖6-磷酸异构酶（GPI）早期诊断类风湿关节炎（RA）的临床意义。方法：用ELISA法检测105例RA组、51例风湿病组、42例非风湿病组及40例健康对照组的血清GPI浓度,其中RA组分为早期组和中晚期组。同时收集RA患者类风湿因子（RF）、血沉（EsR）、免疫球蛋白、C-反应蛋白（CRP）、补体（C3、C4）、关节炎部位数等相关临床指标。结果：GPI对早期RA和中晚期RA诊断的敏感性分别为70．03％,和79．41％;特异性分别为89．89％和90．91％;二者敏感性、特异性比较均无显著差异;在RA患者中,GPI结果与RF、CRP、ESR、IgA、IgG、关节炎部位数均有相关性（P〈0．05）,与c3、C4、IgM无相关性;RF诊断RA的敏感性80．95％,特异性为78．19％,与GPI比较,二者敏感性无显著差异,特异性有差异（P〈0．05）,二者同时检测诊断RA的敏感性为69．52％,特异性达93．99％。结论：GPI诊断早期RA具有较好的敏感性和特异性,与RF联合检测对RA诊断具有很高的特异性,且可能成为判断RA病情活动的指标之一。