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。     

基因组拷贝数变异研究进展

基因组结构变异分为两个层次:显微水平(microscopic)和亚显微水平(submicroscopic)。显微水平的基因组结构变异主要是指显微镜下可见的染色体畸变,包括整倍体或非整倍体、缺失、插入、倒位、易位、脆性位点等结构变异。亚显微水平的基因组结构变异是指DNA片段长度在1Kb-3Mb的基因组结构变异,包括缺失、插入、重复、重排、倒位、DNA拷贝数目变化(copy numbervariation,CNV),这些统称为CNV或者CNP(copy number polymorphisms,CNP)。对CNV的研究能够帮助研究者建立遗传检测假说,进而发现疾病易感基因,同时加深对表型变异的理解,为今后研究人类生物功能、进化、疾病奠定基础。本文主要从CNV的研究历史、分子机制、研究方法、研究意义等四个方面进行综述.。     

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.     

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。     

拷贝数目变异:基因组遗传变异的新诠释

拷贝数目变异(copy-number variant, CNV)也称拷贝数目多态(copy-number polymorphism, CNP), 是一种大小介于1 kb至3 Mb的DNA片段的变异, 在人类基因组中广泛分布, 其覆盖的核苷酸总数大大超过单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)的总数, 极大地丰富了基因组遗传变异的多样性。CNV对于物种特异的基因组构成、物种的演化和系统发育以及基因组某些特定区域基因的表达和调控可能具有非常重要的生物学意义。本文从CNV的多态性、CNV的检测方法、CNV的多态性与表型的关联分析以及CNV的进化四个方面综述了CNV的研究成果, 并就CNV在动物基因组中的研究进行了展望。     

基因拷贝数变异-导致精神分裂症和自闭症的潜在风险

<正>基因重排可以导致基因拷贝数变异(CNV),即1 kb以上的基因组大片段的拷贝数增加或减少。对于小部分精神分裂症或自闭症患者而言,由等位基因CNV所造成的认知障碍或成为致病的主要因素。近日,冰岛人类遗传学研究与分析公司deCODE Genetics的科学家对一组冰岛的CNV携带者展开了相关研究。他们发现CNV携带者存在类似精神分裂症患者的大脑认知异常现象,且具有患精神分裂症或自闭症的风险。认知测试的结果显示,CNV携带者的IQ与正常人无明显区别,但CNV     

疾病的导向显像研究

疾病的导向显像研究是近年来生物技术及医疗领域研究的一个热蹼。它既包括了对导向物质的导向研究,又包括了有关放射性标记与检测的显像研究。文章主要对几种导向作用机制和显像方法进行了论述,并介绍了导向显像研究的发展前景。     

全基因组测序及其在遗传性疾病研究及诊断中的应用

最近,随着测序成本的不断降低,数据分析策略的不断提升,全基因组测序（whole-genome sequencing,WGS）已经在癌症、孟德尔遗传病、复杂疾病的致病基因检测中得到了一定运用,并逐步走向了临床诊断。全基因组测序不但可以检测编码区和非编码区的点突变（SNVs）和插入缺失（InDels）,还可以在全基因组范围内检测拷贝数变异（copy number variation,CNV）以及结构变异（structure variation,SV）。本文详细地介绍了全基因组测序的标准生物信息分析流程与方法,及其在疾病研究、临床诊断中的应用,并对全基因组测序在医学遗传学中的应用与研究进展,以及数据分析方面面临的挑战进行了概述。     

家养动物基因组拷贝数变异研究进展及其育种应用展望

家养动物参考基因组组装的不断完善和群体重测序数据的持续增加促进了基因组中大量变异的发现。基因组上的变异主要包括单核苷酸变异(SNP)和拷贝数变异(CNV)两种类型。相对于数量众多,已经被广泛研究和用作分子育种标记SNP,目前已经被发现和经过实验验证其功能的CNV数量较少,鲜有被直接用作分子标记进行育种的报道。CNV片段长度大、在基因组中普遍存在且比SNP变异覆盖的基因组范围更广,所以可能对农艺性状造成很大影响,其在畜禽基因组研究和育种应用中具有广阔前景。重点讨论了家养动物CNV的研究进展,并对其在家养动物育种中的应用进行了分析展望。     

激光诱导大鼠CNV形态变异性的体内和体外特性研究

532 nm激光光凝是诱导啮齿类动物脉络膜新生血管(CNV)的一种既定方法。本研究旨在评价激光诱导CNV在体内和体外随时间变化的形态变异程度,为今后CNV相关研究提供观察指标。本实验首先对棕色挪威(BN)大鼠进行激光造模,随后,根据不同时间点对其进行体内眼底照相、光学相干断层扫描(OCT)、眼底荧光血管造影(FFA)和吲哚菁绿血管造影(ICGA),最后,应用组织病理检查进行体外验证。结果发现,光凝后第7天出现CNV,第21天的CNV总发生率最高。FFA呈典型圆盘状强荧光渗漏,ICGA显示光凝区周边强荧光,中央低荧光,呈花环状形态。光学显微镜下可见,造模后第7天,视网膜下CNV形成,第7~21天,CNV中央厚度逐渐增加,第28天,CNV中央厚度保持相对稳定。这提示,532 nm激光诱导BN大鼠CNV模型造模时间短,成功率高。这种造模方式可以广泛应用于临床前实验研究,为进一步研究CNV发病机制提供了思路。     

非编码RNAs对骨骼肌发育及疾病的调控作用

非编码RNAs(noncoding RNAs,ncRNAs)包括长链非编码RNAs(long noncoding RNAs,lncRNAs)和小RNAs(microRNAs,miRNAs),与成肌分化、肌纤维类型的调控和骨骼肌疾病关系密切;近期循环ncRNAs成为研究热点,可用作某些疾病的潜在血浆分子标志物,对疾病早期进行筛选。通过研究ncRNAs在骨骼肌发育中的作用及机制将会为骨骼肌疾病的治疗提供潜在靶点。     

microRNA在常见致死性心脏病中的改变

微小RNA(micro RNA,mi RNA)是一类真核生物内源性非编码单链的小RNA分子,长度大约为19-23个核苷酸,拥有高度的保守性,不编码蛋白质,也是近年来研究最热门的一个新领域,通过与靶m RNA特异性结合来调节基因表达,且表达都具有组织特异性。最近,许多研究表明mi RNA在心血管系统疾病和肿瘤疾病方面的相关研究都取得了突破性的进展,mi RNA在肿瘤疾病中是通过调节癌基因及抑癌基因而调控肿瘤的生物学过程,在心血管系统疾病中与心肌肥厚及心肌再生等过程有密切的关系,包括冠状动脉疾病、心肌肥大、心肌梗死、心律失常、高血压和心力衰竭等疾病,且在心脏病学中扮演着及其重要的角色。Mi RNA的表达量增加或者减少对心血管疾病都有影响,该文对新近有关的mi RNA在心血管系统疾病中的研究进展、诊断、治疗以及预后予以综述。     

白介素-1受体拮抗剂抑制角膜新生血管及血管内皮生长因子表达的研究

为了探讨白介素-1受体拮抗剂(interleukin 1 receptor antagonist,IL_1ra)对大鼠角膜新生血管(corneal neovascularization,CNV)中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)表达的影响及其对CNV生长的作用,采用角膜缝线法建立大鼠CNV模型,分成正常对照组、单纯角膜缝线组和缝线加IL_1ra结膜下注射组三组,于术后1w、2w分别计算各组CNV面积,观察CNV生长情况;术后1w各组随机处死4只大鼠,取角膜组织采用RT_PCR检测VEGF的表达。结果表明,正常对照组无CNV生长,VEGF低表达;单纯缝线组CNV生长旺盛,VEGF高表达,CNV面积、VEGF mRNA相对吸光度值与其他两组相比有极显著差异(p<0.01);IL_1ra组CNV生长稀疏,VEGF表达较低,但仍高于正常对照组,差异有统计学意义(p<0.01)。     

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。     

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。     

拷贝数变异的全基因组关联分析

基因组拷贝数变异(copy number variations,CNVs)是指与基因组参考序列相比,基因组中≥1 kb的DNA片段插入、缺失和/或扩增,及其互相组合衍生出的复杂变异．由于其具有分布范围广、可遗传、相对稳定和高度异质性等特点,目前认为,CNVs是一种新的可以作为疾病易感标志的基因组DNA多态性,其变异引起的基因剂量改变可以导致表型改变．最近,一种基于CNVs的新的疾病易感基因鉴定策略——CNV全基因组关联分析开始出现,这一策略和传统的基于单核苷酸多态性的关联分析具有互补性,通过认识基因组结构变异可以认识复杂疾病的分子机制和遗传基础．     

血液光谱在疾病诊断中的应用

本文介绍光谱技术在血液诊断学研究中的应用原理与研究现状;包括利用光谱技术进行癌症的诊断,白血病的诊断,血液中微量元素与疾病检测的关系等。讨论利用光谱技术进行诊断存在的问题并展望其在疾病诊断上的应用前景。     

肠道菌群与过敏性疾病

近年有关过敏性疾病的流行病学调查、粪便菌群分析和临床研究提示,过敏性疾病的发生与发展与早期肠道菌群的紊乱有密切的关联性。1过敏性疾病概述过敏性疾病(又称变态反应性疾病)被世界卫生组织(WHO)认为是当今世界性的重大卫生学问题。过敏性疾病主要包括变应性鼻炎、过敏性结     

生物多样性与传染性疾病的关系: 进展、挑战与展望

在全球生物多样性快速丧失的背景下, 理解生物多样性如何影响传染性疾病风险具有重要意义。大量研究表明, 宿主多样性对传染性疾病可能存在稀释效应(即疾病风险随宿主生物多样性的增加而降低), 但是也有放大效应或者没有影响的证据。本文首先介绍了关于生物多样性与传染性疾病关系的研究进展, 以及该领域的热点研究问题, 包括宿主多样性-疾病关系的格局和空间依赖性、稀释效应的体系依赖性和系统发育稀释效应等。随后,介绍了相关研究伴随的争议和批判, 主要集中在: 稀释效应发生的普遍性、生物多样性-疾病关系实验研究的发表偏好性以及部分疾病生态学家对生物多样性和传染性疾病之间简单数字关系的过分关注。最后指出稀释效应与物种共存、全球变化对稀释效应的影响、进化与稀释效应、稀释效应在政策制定中的应用等领域可能是今后的主要研究方向。