基因拷贝数变异与人类疾病

拷贝数变异(copy number variation,CNV)是人类遗传多样性的一类重要形式。在前期的研究中,人们通过寡核苷酸分型、比较基因组杂交以及测序等技术手段,在人类基因组中鉴定出了大量拷贝数变异位点。这些变异可能是由于基因组重组或复制过程中的差错而产生。CNV在人群中的覆盖率远远高于寡核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),它们可以通过多种机制改变基因的表达水平,如基因剂量效应、基因断裂-融合效应,以及远距调控效应,进而引起多种人类复杂疾病。认识基因组中的拷贝数变异对于我们更好地认识基因与疾病的关系、遗传-环境因素的相互作用,以及基因组变异与物种进化的关系具有重要的意义。     

猪13号染色体上拷贝数变异区内基因信息发掘及遗传规律分析

拷贝数变异(Copy number variation, CNV)是染色体上发生的一种微结构变异, 已引起越来越多研究者的关注。本课题组前期已获得猪13号染色体上的32个CNV区域(CNV region, CNVR), 为了发掘CNVR内的基因信息, 文章在线检索了上述CNVR内的基因并进行基因本体(Gene Ontology)分析。结果共发现236个基因, 其中有注释基因169个, 主要参与蛋白质水解、细胞粘附、大分子降解等生物过程。为了探索这些基因拷贝数变异的遗传规律, 文章选择RCAN1(Regulators of calcineurin 1)基因为候选基因, 利用QPCR方法在莱芜猪群中检测了该基因的拷贝数, 并分析了CNV在莱芜猪3个家系中的遗传规律。结果表明, RCAN1基因在莱芜猪群体中存在拷贝数的缺失、重复现象, 其拷贝数变异的遗传规律符合孟德尔遗传方式。     

基于CNV区域网络识别神经胶质瘤的重要功能区域

目的：基于基因拷贝数变异（CNV）区域网络识别神经胶质瘤的重要功能区域。方法：运用独特的计算样本的共相关性值的方法,使CNV数据与基因数据产生联系;基于蛋白质互作关系,在CNV区域与基因之间搭建桥梁,构建CNV区域网络;分析网络拓扑性质,识别出神经胶质瘤的重要功能CNV区域。结果：本文共识别出了11个与神经胶质瘤相关的候选重要功能CNV区域,通过功能注释和通路分析,确认了识别到的区域与神经胶质瘤有重要联系。结论：通过基因与表型之间的联系,利用已知表型基因在同源、功能、互作、结构域上的特征将CNV区域与基因联系起来,通过基因的功能可以了解到CNV区域的功能,对于疾病的预测和诊断有重要的意义。     

基因组拷贝数变异及其突变机理与人类疾病

拷贝数变异(Copy number variation,CNV)是由基因组发生重排而导致的,一般指长度为1 kb以上的基因组大片段的拷贝数增加或者减少,主要表现为亚显微水平的缺失和重复。CNV是基因组结构变异(Structural variation,SV)的重要组成部分。CNV位点的突变率远高于SNP(Single nucleotide polymorphism),是人类疾病的重要致病因素之一。目前,用来进行全基因组范围的CNV研究的方法有:基于芯片的比较基因组杂交技术(array-based comparative genomic hybridization,aCGH)、SNP分型芯片技术和新一代测序技术。CNV的形成机制有多种,并可分为DNA重组和DNA错误复制两大类。CNV可以导致呈孟德尔遗传的单基因病与罕见疾病,同时与复杂疾病也相关。其致病的可能机制有基因剂量效应、基因断裂、基因融合和位置效应等。对CNV的深入研究,可以使我们对人类基因组的构成、个体间的遗传差异、以及遗传致病因素有新的认识。     

《自然-神经科学》:科学家找到3类精神疾病的共同病因

<正>《自然-神经科学》上的两篇文章从遗传学和生物化学角度找到证据证明:RNA结合蛋白TOP3β可能是导致精神分裂症、自闭症谱系障碍和智力缺陷的一种共同因素。结合之前一些研究认为的精神分裂症和自闭症可能拥有共同的遗传风险因素的结论,这两项新研究确定了与这些疾病共有的认知缺陷有关的潜在生物过程。     

应用多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术进行脊髓性肌萎缩症携带者筛查

脊髓性肌萎缩症(spinalmuscularatrophy,SMA)是一种常染色体隐性遗传、儿童致死性神经系统疾病。SMA致病基因为运动神经元存活基因(survival motor neuron1, SMN1)。虽然检测SMN1基因拷贝数的方法众多,但目前适于大规模人群筛查的技术较少。为寻求一种快速准确的实验技术可以用于人群中SMA携带者的大规模筛查,了解区域人群携带情况及常见变异的分布,本研究应用多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术检测12例SMA患者及其父母SMN1基因拷贝数,同时对江苏地区151例健康孕妇人群SMN1基因进行拷贝数检测,并通过多重连接依赖探针扩增(multiplex ligation-dependent probe amplification, MLPA)技术验证检测结果。多重竞争性PCR联合毛细管电泳技术结果与MLPA结果一致,显示12例SMA患者均为SMN1基因零拷贝,其父母的SMN1基因拷贝数均为单拷贝,151例健康人群中检测出SMN1基因单拷贝3例(即SMA携带者),占2.0%;SMN1基因双拷贝134例,占88.7%;SMN1基因大于双拷贝14例,占9.3...     

精神分裂症与表皮生长因子4(ERBB4)基因多态性的关联研究

目的:探讨表皮生长因子4(ERBB4)基因多态性与精神分裂症及发病年龄的遗传关联.方法:应用病例时照遗传关联研究设计,采用TaqMan技术检测方法,检测并分析768例精神分裂症患者和813例年龄、性别、民族匹配的正常对照者中ERBB4基因的5个单核苷酸多态性(SNP)位点与精神分裂症及发病年龄的关联.结果:ERBB4基因的4个SNPs多态性位点与精神分裂症显著关联(rs1851185, C>T,x2=4.37, P=0.036;rs6435689, C>T,x2=0.772,P=0.009;rs11887531,C>T, x2=6.876, P=0.008;rs12468336, C>T,X2=6.443,P=0.011)与精神分裂症关联,由rs1188753l-rs12468336-rs16847823组成的单体型CCC与精神分裂症关联(x2=7.519,P=0.006),并与精神分裂症发病年龄关联(CCC携带者20.17±3.87岁,非CCC携带者23.01±4.85岁,t=2.98,P=0.032).结论:ERBB4基因多态性可能与精神分裂症发病机制关联.     

整合分析基因表达与拷贝数变异识别癌症的驱动基因及调控子miRNAs

目的:通过整合分析基因的表达与拷贝数变异(CNV)识别癌症的驱动基因及调控子mi RNAs。方法:通过整合基因表达与CNV数据,分别计算了乳腺癌、结肠癌、肺癌、肾癌、膀胱癌、头颈癌六种癌症中mi RNAs的调控得分,提出了一个识别驱动基因和显著调控子mi RNAs的方法。结果:本文研究发现,CNV区域上编码的基因相比于非CNV区域上编码的基因更倾向于受mi RNAs调控。但是,癌相关CNV区域上的基因相比正常CNV区域上的基因更少受mi RNAs调控。本研究识别出了EXOSC4、ZNF7、BOP1等原癌基因,以及mi R-488、mi R-27a、mi R-454等在多种癌症中都起调控作用的调控子mi RNAs。结论:本文的方法为癌症研究带来了新的启发,这些具有调控扩增基因过表达作用的mi RNAs的发现,有助于我们更进一步了解癌基因表达的复杂调控机制,进而推动癌症的诊断、治疗和预后。     

首发未服药精神分裂症患者线粒体DNA拷贝数及其与血脂指标的相关性

精神分裂症是一种重度的精神疾病,伴发严重的能量代谢失衡。其中,脂代谢的异常近年来受到越来越多的关注。多项研究表明,线粒体在精神分裂症患者代谢异常的过程中发挥重要的作用。线粒体DNA拷贝数是线粒体含量及完整性的重要指标,直接参与线粒体的多项重要功能。本研究旨在通过考察首发精神分裂症患者线粒体DNA拷贝数的变化特征及其与相关代谢指标之间的相关性,为阐明精神分裂症代谢异常的机制提供支持。本研究共计纳入82例首发且未服用抗精神病药物的精神分裂症患者和77例健康对照,采用荧光定量PCR技术进行线粒体DNA拷贝数的检测,并进行了临床信息和血脂指标的采集。结果表明,精神分裂症患者组的线粒体DNA拷贝数显著低于健康对照组(P=0.000572,FC=-1.22)。血脂指标中,患者组的HDL-c显著低于健康对照组(P=0.001,FC=-1.12),LDL-c(P=0.009,FC=1.09)、CHOL/HDL-c(P=0.000019,FC=1.17)、TG/HDL-c(P=0.000656,FC=1.31)和LDL-c/HDL-c(P=0.000004,FC=1.30)均显著高于健康对照组。相关性分析表示,在健康对照组中,mtDNA拷贝数与TG显著负相关(r=-0.232,P=0.0499),与TG/HDL-c(r=-0.235,P=0.052)呈负相关,但不显著;在精神分裂症患者组,mtDNA拷贝数与各血脂指标的关系都不显著。本研究为精神分裂症患者的线粒体功能障碍、脂代谢异常提供了证据,提示了线粒体在精神分裂症患者并发心血管代谢疾病高风险中可能的重要作用。     

首发未服药精神分裂症患者中线粒体DNA拷贝数及其与血脂指标的相关性分析

精神分裂症是一种重度的精神疾病,伴发严重的能量代谢失衡。其中,脂代谢的异常近年来受到越来越多的关注。多项研究表明,线粒体在精神分裂症患者代谢异常的过程中发挥重要的作用。线粒体DNA拷贝数是线粒体含量及完整性的重要指标,直接参与线粒体的多项重要功能。本研究旨在通过考察首发精神分裂症患者线粒体DNA拷贝数的变化特征及其与相关代谢指标之间的相关性,为阐明精神分裂症代谢异常的机制提供支持。本研究共计纳入82例首发且未服用抗精神病药物的精神分裂症患者和77例健康对照,采用荧光定量PCR技术进行线粒体DNA拷贝数的检测,并进行了临床信息和血脂指标的采集。结果表明,精神分裂症患者组的线粒体DNA拷贝数显著低于健康对照组（P=0.000572,FC=-1.22）。血脂指标中,患者组的HDL-c显著低于健康对照组（P=0.001, FC=-1.12）,LDL-c（P=0.009, FC=1.09）、CHOL/HDL-c（P=0.000019, FC=1.17）、TG/HDL-c（P=0.000656, FC=1.31）和LDL-c/HDL-c（P=0.000004, FC=1.30）均显著高于健康对照组。相关性分析表示,在健康对照组中,mtDNA拷贝数与TG显著负相关（r=-0.232, P=0.0499）,与TG/HDL-c（r=-0.235, P=0.052）呈负相关,但不显著;在精神分裂症患者组,mtDNA拷贝数与各血脂指标的关系都不显著。本研究为精神分裂症患者的线粒体功能障碍、脂代谢异常提供了证据,提示了线粒体在精神分裂症患者并发心血管代谢疾病高风险中可能的重要作用。     

CNV及其与癌症间的关系

拷贝数变异(copy number variation,CNV)是指基因组发生1 Kb 以上的DNA片段的增添、缺失或重排。癌症的早期诊断与治疗一直是本世纪亟待解决的难题。CNV的相关研究为人类健康和疾病的治疗提供了宝贵的见解。目前,CNV的研究引发了人们对疾病的新探索,尤其体现在与遗传物质息息相关的疾病(例如,癌症)的病因研究、临床诊断、新药研发和治疗。该文主要综述了CNV的研究方法、形成机制以及其与癌症间的联系,以期推动癌症相关研究的发展。     

一种基于二代测序拷贝数变异检测的新方法

区域捕获测序是针对基因组特定区段如对MHC(Major histocompatibility complex)区域、外显子区域等测序的有效手段,但是由于捕获测序中探针设计不均匀而造成区域内测序深度变异很大,因此,与基于全基因组的测序数据相比,其拷贝数变异的检测难度更大.目前已经出现了捕获测序下拷贝数变异(copy number variations,CNV)的检测方法,但对CNV的检测准确性仍然很低,特别是对于低频率CNV来说效果极差.因此,本研究开发了一个新的拷贝数变异检测方法,其特点是:(1)以区域内划分的区间为单位检测区间内的CNV,而不是直接对每个个体检测CNV;(2)全面利用群体内所有个体信息,通过区间内read深度在群体的分布规律来检测CNV的分离规律,假设区间内只有1个CNV,那么区间内的read深度将服从三峰的混合正态分布.将该方法应用于21 327个银屑病个体区域捕获测序的CNV检测中,结果表明,XHMM,ExomeDepth和本方法跟金标准重叠的窗口总数与金标准总窗口数的百分比(即重叠率)分别是7％、18％和62％.与XHMM和ExomeDepth相比,新方法在区间内CNV检测覆盖度可以分别提高55个百分点和44个百分点.本研究完善拷贝数变异检测方法,为疾病的诊断治疗提供一定的理论依据.     

甘草不同功能基因拷贝数多态性组合类型与叶片形态及甘草酸含量的相关性分析

目的:探讨甘草功能基因拷贝数多态性(CNV)与叶片形态特征及甘草酸含量的相关性,为筛选高品质甘草奠定基础。方法:以来自7个产地的60株甘草为实验材料,采用实时PCR对甘草中的3-羟基-3-甲基戊二酰Co A还原酶(HMGR)基因、鲨稀合成酶1(SQS1)基因和β-香树脂醇合成酶(β-AS)基因进行拷贝数测定,采用HPLC测定甘草酸含量,并考察不同功能基因CNV组合类型甘草叶片的形态特征。结果:根据实时PCR测定结果,按照3个功能基因的拷贝数,将甘草分为6种类型,即A型(β-AS+HMGR+SQS1=1+1+1)、B型(1+2+1)、C型(2+1+1)、D型(2+1+2)、E型(2+2+1)和F型(2+2+2);不同类型甘草在叶片形态特征方面存在显著性差异,A型与D型叶片的整体面积较小,而B型与E型叶片的整体面积则较大;HPLC测定结果显示B型甘草的甘草酸平均含量最高,E型甘草的甘草酸含量较高,而A型和D型的甘草酸含量则较低。结论:甘草中功能基因CNV组合类型与甘草叶片的形态特征及甘草酸含量之间存在明确的相关性,β-AS基因与SQS1基因单拷贝、HMGR基因双拷贝的甘草植株,其叶片具有最大的面积,同时其甘草酸含量最高。本研究结果可为优质甘草筛选奠定基础。     

科研快讯

<正>《转化精神病学》:研究称基因与环境相互作用导致自闭症从第一例自闭症患者--美国男孩唐纳德于1943年被确诊开始,人们就开始了针对自闭症(别称"雨人")的研究。不过,无论治疗方式怎样更新,自闭症的病因一直是科学界无法达成共识的未知数。近年来,自闭症诱因的研究结果很多,2008年,美国研究人员对年龄在2-16岁之间的7名自闭症患儿及6名正常儿童的前额叶皮层进行检查,结果发现自闭症患儿前额叶的神经元数量比正常儿童多67%,平均脑重量更重。2009年,英国剑桥大学的研究人员发现了27个与自闭症有关的基因。2010年,美国科研人员     

构建基于荧光多重cPCR的小鼠基因拷贝数检测方法

目的建立基于竞争性聚合酶链式反应(competitive polymerase chain reaction,cPCR)小鼠基因拷贝数变异(copy number variations,CNVs)的检测方法,用于检测野生小家鼠来源一号染色体替换系群体(population of specific chromosome 1 substitution strains,PCSSs)的CNVs。方法选取小鼠一号染色体上11个CNVs位点,及7、9和X染色体上各1个内对照位点,分别构建克隆质粒为竞争性粒模板,应用cPCR技术,建立荧光通用引物多重cPCR检测方法。结果多重cPCR方案适用于小鼠一号染色体上11个CNV位点的拷贝数检测,且能准确检测X染色体的拷贝数。结论实现小鼠快速、高通量的CNVs检测,可准确检测小鼠1号染色体中11个CNV位点的拷贝数变异。     

《转化精神病学》：研究称基因与环境相互作用导致自闭症

从第一例自闭症患者～一美国男孩唐纳德于1943年被确诊开始,人们就开始了针对自闭症（别称”雨人”）的研究。不过。无论治疗方式怎样更新。自闭症的病因一直是科学界无法达成共识的未知数。近年来,自闭症诱因的研究结果很多,2008年,美国研究人员对年龄在2－16岁之间的7名自闭症患儿及6名正常儿童的前额叶皮层进行检查,结果发现自闭症患儿前额叶的神经元数量比正常儿童多67％,平均脑重量更重。2009年,英国剑桥大学的研究人员发现了27个与自闭症有关的基因。2010年,美国科研人员在《自闭症研究》网络版上报告说,孕妇年龄过大可增加孩子日后患自闭症的几率。每年都有新的关于自闭症候选基因被发现的报道出炉,同时表观遗传学、蛋白组学及多组学交叉研究也渐渐成为研究热点。而且,研究调查发现环境因素与自闭症患者发病之间也存在着某种未知的联系。但是,具体是哪个基因出了问题,哪种环境才会导致自闭症。到目前依然没有定论。     

乙肝病毒携带者外周血单核细胞miR-122表达与病毒增殖的关系研究

乙肝病毒携带者外周血单核细胞(Peripheral blood mononuclear cell,PBMC)中微小RNA(microRNA,miR)-122的表达情况及其与病毒增殖的关系,目前鲜有报道。本研究通过检测乙肝病毒携带者PBMC中miR-122的表达情况,探讨其与病毒增殖的关系。选取2017年1月～2018年8月石嘴山中心医院内科门诊的58例乙肝病毒携带者为观察组研究对象,按HBeAg的状态将其分为:HBeAg阳性(+)组31例,HBeAg阴性(-)组27例,同期选择健康体检者32例作为对照组,采用时间分辨荧光免疫分析(Timed-resolved fluoroimmunoassay,TRFIA)定量检测乙肝两对半,采用实时定量PCR法检测血清中HBV DNA拷贝数,采用qRT-PCR法检测PBMC中miR-122表达水平,采用Pearson相关性分析分析乙肝病毒携带者PBMC中miR-122水平与血清HBV DNA拷贝数的关系。结果显示,HBeAg(+)组HBV DNA拷贝数显著高于HBeAg(-)组(P0.05);观察组PBMC中miR-122表达水平显著高于对照组(P0.001);HBeAg(+)组外周血单个核细胞miR-122表达水平显著高于HBeAg(-)组(P0.001);乙肝病毒携带者PBMC中miR-122水平与HBV DNA拷贝数呈正相关(r=0.501,P0.001)。本研究中,与HBeAg(-)乙肝病毒携带者相比,HBeAg(+)乙肝病毒携带者病毒复制活跃,HBV DNA拷贝数升高,miR-122表达上调,提示乙肝病毒携带者PBMC中miR-122表达异常可能与病毒增殖有关。     

用巢式RT-PCR检测精神分裂症患者血液标本中HERV env基因

精神分裂症是一种复杂的大脑功能紊乱疾病,表现为认知、情绪、感官的失调,有研究认为遗传因素及环境因素对大脑发育成熟过程的影响与精神分裂症的发生有关[1]。最近报道发现,人内源性逆转录病毒的转录激活可能与某些精神分裂症患者的发病有关[2]。HERV的激活可能影响邻近基因的转录调控,或者以其编码的病毒蛋白,影响细胞的代谢,从而导致疾病的发生[3]。本实验采用巢式RT-PCR方法检测急性精神分裂症患者和正常人PBMCs中HERV-W env(包膜基因)的表达,探讨HERV的转录激活与精神分裂症发生的关系。1材料与方法28例急性精神分裂症患者血…     

两个亨廷顿舞蹈病家系IT15基因的研究

为了探讨亨廷顿舞蹈病家系患者的临床特征与IT15基因中(CAG)_n重复拷贝数之间的相互关系, 对两家系患者的临床、影像学特征、发病年龄及遗传方式等进行分析; 用聚合酶链反应技术、6%聚丙烯酰胺凝胶电泳及直接测序等方法, 对42名家系成员的IT15基因的(CAG)_n三核苷酸重复序列进行分析。结果显示家系1患者无典型的临床“三联症”及尾状核的萎缩, 18名家系成员中9名患者IT15基因的(CAG)_n拷贝数介于40~50次之间,拷贝数与发病年龄无明显相关; 而家系2患者具有典型的“三联症”和尾状核的萎缩, 24名家系成员中5例患者(CAG)_n拷贝数大于等于50次, 发病年龄与(CAG)_n拷贝数相关。因此亨廷顿舞蹈病患者的临床特征在一定程度上受IT15基因的(CAG)_n三核苷酸重复拷贝数的影响, 拷贝数大于50次, 发病年龄与(CAG)_n拷贝数相关, 并有经父系遗传的(CAG)_n拷贝数的扩展, 且存在遗传早现现象。     

前脉冲抑制在自闭症研究中的进展和展望

惊反射的前脉冲抑制(prepulse inhibition,PPI)是指当引发惊反射的强刺激之前出现了一个弱刺激(即前脉冲刺激)时,该弱刺激对惊反射有显著的抑制作用。PPI是一种大脑适应复杂环境的感觉运动门控过程,通过减弱惊反射使得由前脉冲刺激所引发的中枢加工活动得到保护。自闭症患者不仅存在感觉运动门控机制的缺失,还伴随注意加工的损害。但是对自闭症患者是否存在PPI的缺失还存在争议,这与患者的年龄、性别、疾病严重程度以及实验参数有关。前人的研究仅涉及对自闭症患者低水平门控机制的探讨,未探究自闭症患者高级认知加工过程是否存在缺损。本综述重点探讨注意和情绪等高级认知活动对PPI的调节作用,通过引入恐惧条件化和知觉空间分离去掩蔽范式,考察自闭症高级认知过程与门控机制之间的交互作用。