采用遗传连锁分析的方法定位孤独症风险位点

　　Nature genetics 39 (3):319-328

　　王力芳 译　　

        摘要：

　　孤独症谱系障碍是常见的、遗传性的神经发育障碍。其遗传模式复杂，因此需要很大的样本量来克服遗传异质性的影响。因此我们采用的样本量比其他研究都大，共计1168个多发家系(家系中至少有两人患病)。采用Affymetrix 10 K SNP芯片，进行目前最大规模的连锁扫描，同时在这些家系中分析拷贝数目变异。连锁和拷贝数目变异的分析显示染色体11p12-p13 区域和neurexins是孤独症的风险位点;参与谷氨酸突触形成的neurexins 和以前发现的neuroligins 提示谷氨酸相关基因可能参与孤独症的致病。

　　孤独症是一种神经发育疾病，其特征主要是社交能力受损、语言交流损害和重复刻板的行为和兴趣。孤独症人群患病率约为1.5-2‰，孤独症谱系障碍的患病率约为6‰。男性患者约为女性患者的4倍。双生子研究提示单卵双生子孤独症的同病率为60%-90%，异卵双生子同病率为0%-10%。基于各种核型异常在孤独症患者中均有发现，我们提出假说认为孤独症患者还存在亚显微结构的异常。

　　利用基因组连锁扫描的方法来寻找孤独症易感位点，研究表明染色体2q、7q、17q的区域与孤独症连锁，其中7q得到很好的重复验证，是最受关注的区域。

　　只有分析大样本的多发家系(家系中有两个或两个以上的患者)，才能提高发现易感位点的可能性、增加连锁分析的效力和控制病因异质性。

　　我们收集了1400个孤独症谱系障碍的家系，此样本量对于采用多种策略定位孤独症易感位点来说非常充分。我们利用比较杂交信号强度的方法，识别可能是潜在风险位点的亚显微的拷贝数目变异，并且将其做为将样本分层的工具，以减少影响连锁分析的遗传异质性。

　　结果：

　　孤独症基因组计划协会包括北美和南美的50个中心，共收集孤独症家系1496个。孤独症的诊断使用孤独症诊断访谈量表(ADI-R)和孤独症诊断观察量表(ADOS)或临床评估。剔除核型分析和脆性X综合征筛查异常的家系。

　　我们成功地对1491个家系进行了Affymetrix 10 K SNP芯片的检测。经质量控制后可用于连锁分析的有1181个家系。我们通过比较SNP 芯片所获得的信号强度来计算出拷贝数目变异。最初我们采用两种方法进行信号强度比较，发现715个家系的1109个样本中有2788个拷贝数目变异。最后我们采用最高可信度的数据，在173个家系的196个孤独症病例中确定了254个拷贝数目变异，大多数(66%)是获得性变异，平均为3.4Mb。

　　连锁分析用于确定染色体上存在一个或更多可能致病的遗传变异的区域。罕见的新发现的拷贝数目变异或家族性的拷贝数目变异是造成遗传异质性的原因之一，因此会降低连锁分析的敏感性。所以从理论上讲，剔除存在罕见拷贝数目变异的家系对于连锁分析更有意义。

　　剔除存在拷贝数目变异的家系后，连锁分析发现两个区域11p12-p13和15q23-q25.3 与孤独症连锁。由于男性患者与女性患者的比例约为4:1，且既往文献提示孤独症家系可按照是否包括女性患者或只有男性患者进行划分，因此我们采用这种划分方法，并进行连锁分析。既往研究也发现包括女性患者的家系似乎更能为连锁分析提供信息。在包含女性患者的孤独症家系中，连锁分析发现11p12-p13为连锁区域，而在只有男性患者的家系中则未发现此连锁区。

　　讨论：

　　这项采用目前最大样本孤独症家系的连锁分析，其结果为我们对孤独症这种复杂疾病的理解提供了新的依据。我们的研究发现，一部分家系(7.6-11.5%)中所有患者都存在可能是拷贝数目变异的异常。由于SNP 的距离较宽且分布不均匀，以及我们所采用的确定拷贝数目变异的方法较保守，因此会漏掉一些拷贝数目变异。我们也发现在一些家系中只有一个患者检测到拷贝数目变异。一种可能的解释是，拷贝数目变异可能是致病危险因素而不是根本原因。

　　为了减少影响孤独症风险位点定位的遗传异质性因素，我们将临床表型的评定、样本的确认、基因型的检测和分析都进行了统一的标准化。基于三种不同诊断框架的连锁分析发现，11p12-p13为孤独症的连锁区域。当按不同标准分组时(如将患者中含有拷贝数目变异的家系剔除后，或包括女性患者的家系)，连锁证据更明显。以前的研究也发现这一区域的连锁，但11p12-p13并未被做为寻找孤独症风险位点的重点。我们相信本项研究将促使对11p12-p13更彻底更详细的定位。

　　我们对拷贝数目变异的分析发现，在一对受累同胞对中有NRXN1基因编码区外显子的杂合缺失。因此我们对NRXN1基因的4个SNP(单核甘酸多态性)(rs1363036, rs930752,rs1377238, rs2018909)进行了基于家系的传递不平衡分析。采用FBAT(家系为基础的关联分析)统计软件，进行关联分析。研究发现两个SNP 位点rs1363036和rs930752在孤独症中有过度传递现象(p<0.05)，提示NRXN1基因与孤独症关联。

　　目前有证据表明neurexins 和neuroligins 可能在孤独症的发病中起作用。在神经元之间的信号传递过程中，突触后受体必须正对着轴突突触前神经递质释放部位。Neurexins可以诱导树突上突触后的分化，而neuroligins可诱导谷氨酸能轴突的突触前分化。Neurexin 和neuroligin之间的联系对于谷氨酸能(和GABA能)突触的形成非常重要。谷氨酸是兴奋性神经递质，并且是影响脑发育的重要因素。谷氨酸功能的异常被认为与孤独症有关。

　　已有研究报道谷氨酸相关基因如SLC25A12和GRIK2与孤独症关联。SCL25A12基因敲除小鼠由于天冬氨酸转运受限导致神经细胞髓鞘损害。GRIK2基因的产物谷氨酸受体6是一种离子型受体，它影响神经元的发育。SLC1A1和SLC1A2最接近连锁的峰值位置，而且其蛋白产物影响谷氨酸突触的功能和脑发育，因此它们是孤独症易感基因研究的候选基因。