肺结核全基因组关联研究进展

肺结核是由结核分枝杆菌感染引起的一类古老但仍对人类造成巨大影响的传染性疾病。到目前为止, 肺结核依然是由单一病原菌导致死亡人数最多的疾病, 并且随着耐药菌株的出现而呈现死灰复燃之势。近几年, 肺结核全基因组关联研究在世界范围内取得了阶段性成果, 发现了与肺结核相关联的遗传易感位点和区域, 使肺结核的遗传学研究进入了一个崭新的阶段, 为后续肺结核的早期和综合防治提供了重要线索。然而, 由于人群遗传结构差异和宿主/病原体相互作用, 与其他复杂疾病相比, 肺结核全基因组关联研究依旧面临重重困难, 进展缓慢。文章对不同人群肺结核全基因组关联研究及其验证进行综述, 并系统阐述了目前研究中存在的困难及可能的应对策略。     

原发性高血压全基因组关联研究进展

原发性高血压是一种由遗传与环境因素共同导致的复杂疾病,具有高度的遗传异质性。自2007年首个高血压全基因组关联研究(Genome-wide association studies,GWAS)报道以来,许多GWAS相继开展。文章首先对2007年1月至2011年9月期间报道的24篇血压/高血压易感基因的GWAS按人种与染色体位置对其结果进行汇总,经统计位点rs17249754、rs1378942和rs11191548报道频数最多。其次介绍了GWAS方法学的研究进展,包括选择高质量的数量表型和选择多阶段研究设计来增加研究发现阳性关联的机会。统计分析方面,除强调了已经报道过的多重比较和重复(验证)研究等问题外,文章还介绍了通过Meta分析对GWAS数据进行深度发掘,并应用基因型填补法对缺失数据进行填补可以提高全基因组遗传标记的覆盖率的方法。尽管GWAS发现了许多我们未知的基因与疾病表型的关联,为了解高血压的发病机制提供了更多线索,但是目前GWAS发现的血压/高血压相关变异多为对人群血压的影响极其微弱的常见变异。因此今后的研究中可加强深度功能学研究对易感基因精细定位和外显子组测序技术的应用,结合GWAS的成果进行生物信息学通路分析和表观遗传学机制研究等,逐步揭示高血压的遗传机制。     

全基因组关联研究现状

在过去的5年中, 全基因组关联研究(Genome-wide association study, GWAS)方法已被证明是研究复杂疾病和性状遗传易感变异的一种有效手段。目前, 各国科学家在多种复杂疾病和性状中开展了大量的GWAS, 对肿瘤、糖尿病、心脏病、神经精神疾病、自身免疫及免疫相关疾病等复杂疾病以及一些常见性状(如身高、体重、血脂、色素等)的遗传易感基因研究取得了重大成果。截止到2010年9月11日, 运用GWAS开展了对近200种复杂疾病/性状的研究, 发现了3 000多个疾病相关的遗传变异。文章就GWAS的发展及其在复杂疾病/性状中的应用做一综述。     

全基因组关联研究的深度分析策略

2005年至今,全基因组关联研究(Genome-wide association study,GWAS)发现了大量复杂疾病/性状相关变异。近来,科学家们关注的焦点又集中在了如何利用GWAS数据进行深入分析,期待发现更多复杂疾病/性状的易感基因。一些新的策略和方法已经被尝试应用到复杂疾病/性状GWAS的后续研究中,例如深入分析GWAS数据;鉴定新的复杂疾病/性状易感基因/位点;国际合作和Meta分析;易感区域精细定位及测序;多种疾病共同易感基因研究;以及基因型填补,基于通路的关联分析,基因-基因、基因-环境交互作用和上位研究等。这些策略和方法的应用弥补了经典GWAS的一些不足之处,进一步推动了人类对复杂疾病/性状遗传机制的认识。文章对上述研究的策略、方法以及所面临的问题和挑战进行了综述,为读者描绘了GWAS后期工作的一个简要框架。     

慢性阻塞性肺疾病全基因组关联研究进展

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种以不完全可逆的气流受限为主要特征的慢性气道炎症,是一种由遗传因素和环境因素共同作用的复杂疾病,也是世界主要致死疾病之一。近年来,随着全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)的不断深入,研究者们发现了大量与肺功能或COPD相关的遗传变异或基因位点、药物靶点等。本文综述了2007年以来世界范围内针对肺功能或COPD的GWAS方面的研究工作及其进展综述,分析了可能存在的药物靶点,并探讨了COPD在全基因组关联研究中面临的挑战和困难,为深入研究COPD发病机制提供新思路。     

基于全基因组关联的中国常见肿瘤遗传病因学研究

肿瘤是基因-环境交互作用引起的复杂性疾病.在同样的环境暴露下,不同遗传背景的个体发生肿瘤的风险有很大差异.研究肿瘤相关遗传因素对理解肿瘤发生发展乃至诊断治疗都有重要意义.近年来发展的全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)可在全基因组范围内发现与复杂疾病或表型关联的遗传因素,为复杂疾病遗传学研究提供了强有力的手段.欧美研究者运用全基因组关联研究的方法,对各种常见肿瘤进行了研究,获得了重要成果.2010年以来,中国科学家在国际核心期刊发表了一系列高水平的肿瘤全基因组关联研究成果,在中国常见肿瘤的遗传病因学研究方面取得了重要进展.     

细菌全基因组关联研究的方法与应用

随着测序技术的发展和全基因组序列的不断积累,全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)在人类复杂疾病研究中取得了丰硕成果,10余年间发现了数以万计的疾病风险因子。同样,GWAS也为探索细菌表型的遗传机制提供了新的工具。自2013年第一项细菌GWAS(bacterial GWAS, BGWAS)工作发表以来,目前已有10多项相关研究报道,分别揭示了细菌宿主适应性、耐药性及毒力等表型的遗传机制,极大加深了人们对细菌遗传、进化及传播等方面的认识。本文对目前BGWAS的研究方法、应用成果及存在的问题进行了总结,并对BGWAS的研究前景进行了展望,旨在为微生物学领域开展BGWAS研究提供参考。     

复杂疾病全基因组关联研究进展——遗传统计分析

2005年, Science杂志首次报道了有关人类年龄相关性黄斑变性的全基因组关联研究, 此后有关肥胖、2型糖尿病、冠心病、阿尔茨海默病等一系列复杂疾病的全基因组关联研究被陆续报道, 这一阶段被称为人类全基因组关联研究的第一次浪潮。文章分别介绍了全基因组关联研究统计分析的方法、软件和应用实例; 比较了关联分析中多重检验的P值调整方法, 包括Bonferroni、递减的Bonferroni校正法、模拟运算法和控制错误发现率的方法; 还讨论了人群混杂对关联分析结果可能产生的影响及原理, 以及全基因组关联研究中控制人群混杂的方法的研究进展和应用实例。在全基因组关联研究的第一次浪潮中, 应用经典的遗传统计方法发现了许多基因-表型之间的关联并且能够对这些关联做出解释, 其中包括许多基因组中的未知基因和染色体区域。然而, 全基因组关联研究的继续发展需要进一步阐述基因组内基因之间相互作用、基因-基因之间的复杂作用网络与环境因素的相互作用在复杂疾病发生中的作用, 现有的统计分析方法肯定不能满足需要, 开发更为高级的统计分析方法势在必行。最后, 文章还给出了全基因组关联研究统计分析软件的相关网站信息。     

全基因组扫描寻找强直性脊柱炎的易感基因位点

为了寻找中国人群强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)的易感基因位点,采用全基因组扫描法对9个强直性脊柱炎家系进行基因分型、参数连锁分析和非参数连锁分析。在参数连锁分析中,D6S276位点的最大LOD值为3．8821(0=0．0),精细分析显示距D6S276位点附近的D6S1691和D6S1618的LOD值分别为1．5717(0=0．1)及2．0056(0=0．1)。在非参数连锁分析中,位于D6S276附近的LOD值高达5．0623,非参数连锁分析的NPJ值为3．7561,最小P值为0．000233。上述结果提示,D6S276与强直性脊柱炎之间存在较强的连锁关系,D6S1691-D6S276-D6S1618区域可能存在强直性脊柱炎的易感基因位点。此外,D3S1292、D4S1535和D18S64的最大LOD值分别为1．2768(0=0．2)、1．1246(0=0．2)和1．1851(0=0．1),提示这些标记与AS之间存在一定的连锁关系。     

中国汉族高原肺水肿易感基因的全基因组关联研究

高原肺水肿(High-altitude pulmonary edema, HAPE)是一种特发于高原低氧环境的肺水肿, 是遗传和环境因素共同作用的结果。为了寻找与中国汉族高原肺水肿相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism, SNP)位点及易感基因, 文章利用Affymetrix SNP Array 6.0芯片, 对2010年5月至2012年7月在青海省玉树地区执行援建任务时来自平原地区的40例HAPE患者和33例健康对照进行全基因组SNP分型, 通过PLINK软件对芯片结果进行全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS), 筛选出在病例组和对照组中间有显著差异(P < 10E-7)的SNP位点57个, 通过对57个SNP位点附近74个基因进行GO与Pathway富集分析, 发现这些基因与“前列腺素代谢”、“四烯酸代谢”、“氮代谢”显著相关(adjust P < 0.05), 以上代谢过程与HAPE病理生理机制相关。结果表明, 高原肺水肿受遗传多态性影响, 与多个基因以及位点相关。     

奶牛重要经济性状全基因组关联分析研究进展

产奶性状是奶牛最重要的生产性状,随着平衡育种理念的提出和发展,繁殖性状、体型性状、健康性状和长寿性等功能性状也逐渐被重视并纳入育种规划中。鉴定产奶性状和功能性状主效基因或遗传标记并将之应用于奶牛标记辅助选择可望加快遗传进展。随着高密度SNP标记的高通量检测技术的发展,全基因组关联分析已成为鉴定畜禽重要经济性状基因的重要途径。文章对奶牛产奶性状和功能性状全基因组关联分析研究进展进行综述。     

奶牛重要经济性状全基因组关联分析研究进展

产奶性状是奶牛最重要的生产性状, 随着平衡育种理念的提出和发展, 繁殖性状、体型性状、健康性状和长寿性等功能性状也逐渐被重视并纳入育种规划中。鉴定产奶性状和功能性状主效基因或遗传标记并将之应用于奶牛标记辅助选择可望加快遗传进展。随着高密度SNP标记的高通量检测技术的发展, 全基因组关联分析已成为鉴定畜禽重要经济性状基因的重要途径。文章对奶牛产奶性状和功能性状全基因组关联分析研究进展进行综述。     

全基因组关联研究通路分析方法现状

全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)自2005年首次发表以来已不断增进人们对疾病遗传机制的认识,结合系统生物学并改进统计分析方法是对GWAS数据进行深度挖掘的重要途径。通路分析(pathway analysis)将GWAS所检测的遗传变异根据一定的生物学含义组合为集合进行分析,有利于发现对疾病单独效应小却在通路中相互关联的遗传变异,更有利于进行生物学解释。当前通路分析在GWAS数据上已有较为广泛的应用并取得初步成果。与此同时,通路分析的统计方法仍在不断发展。本文旨在介绍现有直接以SNP为对象的GWAS通路分析算法,根据方法中是否采用核函数分为非核算法和核算法两大类,其中非核算法主要包括基因功能富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)和分层贝叶斯优取(hierarchical Bayes prioritization, HBP),核算法包括线性核(linear kernel, LIN)、状态认证核(identity-by-status kernel, IBS)和尺度不变核(powered exponential kernel)。通过介绍这些方法的计算原理和优缺点,以期为新算法的构建提供更好的思路,为GWAS领域研究方法的选择提供参考。     

Genome-wide association study identifies novel loci associated with resistance to bovine tuberculosis

Tuberculosis (TB) caused by Mycobacterium bovis is a re-emerging disease of livestock that is of major economic importance worldwide, as well as being a zoonotic risk. There is significant heritability for host resistance to bovine TB (bTB) in dairy cattle. To identify resistance loci for bTB, we undertook a genome-wide association study in female Holstein–Friesian cattle with 592 cases and 559 age-matched controls from case herds. Cases and controls were categorised into distinct phenotypes: skin test and lesion positive vs skin test negative on multiple occasions, respectively. These animals were genotyped with the Illumina BovineHD 700K BeadChip. Genome-wide rapid association using linear and logistic mixed models and regression (GRAMMAR), regional heritability mapping (RHM) and haplotype-sharing analysis identified two novel resistance loci that attained chromosome-wise significance, protein tyrosine phosphatase receptor T (PTPRT; P=4.8 × 10⁻⁷) and myosin IIIB (MYO3B; P=5.4 × 10⁻⁶). We estimated that 21% of the phenotypic variance in TB resistance could be explained by all of the informative single-nucleotide polymorphisms, of which the region encompassing the PTPRT gene accounted for 6.2% of the variance and a further 3.6% was associated with a putative copy number variant in MYO3B. The results from this study add to our understanding of variation in host control of infection and suggest that genetic marker-based selection for resistance to bTB has the potential to make a significant contribution to bTB control.