阿爾茨海默氏病新易感基因的研究

黃旭程，王瑩，黃智慧

（溫州醫(yī)科大學(xué)，浙江 溫州，325035，1.檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院；2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）

·綜 述·

阿爾茨海默氏病新易感基因的研究

黃旭程1，王瑩1，黃智慧2

（溫州醫(yī)科大學(xué)，浙江 溫州，325035，1.檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院；2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）

在阿爾茨海默氏病（AD）新易感基因領(lǐng)域研究中，經(jīng)典的基于連鎖基因和候選基因的關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)逐漸被外顯子測(cè)序、全基因組測(cè)序（針對(duì)孟德爾型AD）和全基因組關(guān)聯(lián)研究（針對(duì)非孟德爾型AD）等替代。通過新技術(shù)尋找到的新易感基因有助于研究潛在的疾病機(jī)制。除了大樣本檢測(cè)新風(fēng)險(xiǎn)因素外，新一代測(cè)序方法可以對(duì)很小數(shù)量的患者進(jìn)行檢測(cè)。今后的研究重點(diǎn)將更注重轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究、單個(gè)患者的測(cè)序和個(gè)體患者生物材料的收集，這些將成為遺傳子研究的核心單位。當(dāng)然這一轉(zhuǎn)變需要遺傳科學(xué)家和臨床神經(jīng)科醫(yī)師的緊密合作。本文對(duì)AD遺傳學(xué)的最新發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用進(jìn)行綜述。

阿爾茨海默氏??；新易感基因；外顯子測(cè)序；全基因組測(cè)序；全基因組關(guān)聯(lián)研究

預(yù)計(jì)2030年全球?qū)⒂? 600萬老年癡呆癥患者，2050年患者人數(shù)將會(huì)高達(dá)1.15億。阿爾茨海默氏?。ˋlzheimer’s disease，AD）是老年癡呆癥患者的主要疾病之一，且研究表明AD患者的病情越重，其認(rèn)知功能和生活自理能力越差[1]。臨床診斷上可將其分為早發(fā)型（＜65歲）和遲發(fā)型（＞65歲）兩類。AD的病理學(xué)特征是存在淀粉樣Aβ肽纏結(jié)斑塊以及神經(jīng)細(xì)胞中高度磷酸化的微管相關(guān)蛋白tau（microtubule-associated protein tau，MAPT）。目前已知，無論是早發(fā)型還是遲發(fā)型AD都有遺傳因素。迄今在早發(fā)型AD中已發(fā)現(xiàn)三個(gè)突變基因，這三個(gè)基因的突變奠定了淀粉樣蛋白在AD中的核心作用，淀粉樣蛋白通路因此成為了AD機(jī)制中研究最廣泛的通路。然而，除了常染色體顯性遺傳的家系外，AD的遺傳模式并不是簡(jiǎn)單的常規(guī)遺傳方式，而是由多種遺傳和環(huán)境因素綜合造成的，也就是說更適合定義為一種復(fù)雜遺傳背景的疾病。另一方面關(guān)于遲發(fā)型AD，研究預(yù)測(cè)其具有高達(dá)80%的遺傳力[2]。而先前許多年來的研究只證明一個(gè)遺傳風(fēng)險(xiǎn)因子：ApoE ε 4等位基因，明確地參與了AD的發(fā)生發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)研究項(xiàng)目開始出現(xiàn)，能同時(shí)識(shí)別整個(gè)基因組數(shù)以百萬計(jì)的遺傳變異，因此能迅速識(shí)別出遲發(fā)型AD中十多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)基因[3-4]。同時(shí)這些風(fēng)險(xiǎn)基因的發(fā)現(xiàn)會(huì)促使人們?nèi)リP(guān)注其他相關(guān)通路，如脂質(zhì)代謝、免疫系統(tǒng)和突觸功能的機(jī)制等。

通過AD全基因組關(guān)聯(lián)研究的Meta分析有助于闡明更多的危險(xiǎn)因素[3-4]。這些新一代的測(cè)序方法可以應(yīng)用于某些小型家系原因不明的AD和一些不相關(guān)的患者，同時(shí)它擴(kuò)大了探針的數(shù)量，有助于檢出潛在的變異風(fēng)險(xiǎn)。臨床應(yīng)用這些先進(jìn)的技術(shù)方法對(duì)患者生物材料的采樣和遺傳診斷篩查具有重大的意義。我們對(duì)AD遺傳學(xué)研究進(jìn)行了綜述，著重討論最新的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用，以及面臨的挑戰(zhàn)。

1 最新發(fā)現(xiàn)的遺傳因子

1.1 復(fù)雜基因型AD的新風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn) 長(zhǎng)期以來AD的遺傳學(xué)研究難以進(jìn)行，而自2009年以來國(guó)際間大型合作的開展已經(jīng)改變了這個(gè)現(xiàn)象，使得近幾年來AD的遺傳學(xué)研究取得較大進(jìn)展。通過歐洲和國(guó)際性全基因組關(guān)聯(lián)的合作，已至少找到九個(gè)新的易感基因位點(diǎn)。加利福尼亞路德大學(xué)（California Lutheran University，CLU）發(fā)布了此結(jié)果。此外全基因組關(guān)聯(lián)和復(fù)制研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體受體1（complement receptor，CR1）、PICALM和Myc基因盒依賴的相互作用蛋白1（Myc box-dependent-interacting protein 1，BIN1）及其附近位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)性。這些基因都是在第一波的大型合作性的全基因組關(guān)聯(lián)研究中檢測(cè)到的，不過仍需要繼續(xù)開展合作，確定在跨膜四域蛋白A（Membrane-spanning 4-domains subfamily A，MS4A）集群、CD2相關(guān)蛋白（CD2-associated protein，CD2AP）、CD33、EphA1和三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子（ATP-bingding cassette A7，ABCA7）中的單核苷酸多態(tài)性之間的關(guān)聯(lián)，AD常見的變異及其作用，見表1[3-4]。

AD國(guó)際基因組學(xué)研究小組將會(huì)繼續(xù)補(bǔ)充此列表的內(nèi)容，此項(xiàng)目匯集了來自全球四個(gè)最大的全基因組關(guān)聯(lián)組織的數(shù)據(jù)，并用一系列方法進(jìn)行了分析。例如研究影響發(fā)病年齡的遺傳因素、探索基因與整個(gè)AD生理途徑的相互作用等。通過與帕金森病和額顳葉變性全基因組關(guān)聯(lián)研究結(jié)果的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)致病因子都是全基因組關(guān)聯(lián)的最常見的風(fēng)險(xiǎn)基因，但淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）、早老蛋白1（presenilin 1，PSEN1）和早老蛋白2（presenilin 1，PSEN2）這三個(gè)常見變異并不是復(fù)雜型AD的危險(xiǎn)因素[4-5]。

表1 孟德爾形式和非孟德爾形式阿爾茨海默氏癥間的因果關(guān)系和風(fēng)險(xiǎn)基因

1.2 早發(fā)型AD和孟德爾型AD的風(fēng)險(xiǎn)基因重檢 新一代DNA測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步給人類基因組測(cè)序帶來了前所未有的改革，這使研究者們開始重新審視早發(fā)型或家族性AD患者的遺傳子研究，尤其是對(duì)于傳統(tǒng)的連鎖分析研究來說規(guī)模太小的家庭。對(duì)新一代DNA測(cè)序技術(shù)來說，僅僅對(duì)幾個(gè)相關(guān)患者全外顯子或全基因組的測(cè)序比較就足以揭示孟德爾疾病新的致病突變。因此對(duì)AD的分子遺傳子來說，其核心應(yīng)是單個(gè)患者而不是家系。到目前為止，已報(bào)道了兩個(gè)AD患者的全外顯子測(cè)序研究。第一個(gè)研究意外發(fā)現(xiàn)NOTCH3（Homo sapiens notch 3）上的錯(cuò)義突變與AD有關(guān)，這個(gè)基因以前一直被認(rèn)為與常染色體顯性腦動(dòng)脈病伴皮層下梗死和白質(zhì)腦病有關(guān)[6]，因此并沒有作為家系的先證者被篩查出來。同樣，通過對(duì)肌萎縮側(cè)索硬化癥患者進(jìn)行全外顯子測(cè)序，并在臨床、病理和遺傳學(xué)方面與額顳葉變性相互結(jié)合研究，揭示了某意大利家庭常染色體顯性遺傳的VCP突變[7]。VCP突變以前曾在包涵體肌病、Paget氏病和額顳葉癡呆癥患者中被檢測(cè)到[7]。

我們知道單個(gè)基因的突變可以解釋一系列神經(jīng)退行性疾病的表型，如AD的MAPT Arg406Trp突變、皮克病的PSEN1 Gly183Val突變、AD和帕金森病的顆粒體蛋白（Granulin，GRN）的無義突變和錯(cuò)義突變、AD的C9orf72重復(fù)擴(kuò)增等，這一發(fā)現(xiàn)至今仍具有重要的臨床意義，為遺傳原因不明的AD患者進(jìn)行所有已知神經(jīng)退行性基因的診斷篩查提供了根據(jù)。由于神經(jīng)退行性疾病相關(guān)基因的數(shù)量太大，通過Sanger測(cè)序來進(jìn)行診斷顯然不能實(shí)現(xiàn)，而新一代測(cè)序技術(shù)能夠同時(shí)篩選所有參與神經(jīng)退行性疾病的基因。因此，這種新技術(shù)將大大有助于神經(jīng)退行性疾病的個(gè)性化治療，特別是使針對(duì)目標(biāo)分子引起的治療方式變得可行。

第二個(gè)在早發(fā)型AD患者中進(jìn)行全外顯子測(cè)序的研究表明：在分揀蛋白相關(guān)受體-1（sortilinrelated receptor receptor 1，SORL1）上存在錯(cuò)義突變和無義突變[8]，它編碼一種神經(jīng)元性整合蛋白能結(jié)合APP，并將其定位至內(nèi)涵體回收通路。盡管缺乏SORL1變異體功能性的證據(jù)，但編碼SORL1變異體在AD中的高頻出現(xiàn)尤其值得注意，因?yàn)檫@個(gè)基因先前被認(rèn)為是復(fù)雜型AD的一個(gè)危險(xiǎn)因素。這個(gè)發(fā)現(xiàn)意味著一個(gè)基因的致病變異與常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)變異都可能在疾病中發(fā)揮作用。

全外顯子測(cè)序是最常被用來研究單基因遺傳孟德爾疾病的方法，主要是因?yàn)榕c全基因組測(cè)序相比，外顯子組只占整個(gè)基因組1%～2%；不僅成本低，而且大多數(shù)序列變化所導(dǎo)致的嚴(yán)重表型效應(yīng)都只位于基因組的編碼部分。然而越來越多的證據(jù)表明，非編碼區(qū)的變異，如肌萎縮性側(cè)索硬化癥的內(nèi)含子可溶性超氧化物歧化酶（superoxide dismutase1，SOD1）突變，AD的啟動(dòng)子變異也會(huì)增加神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。此外，全基因組測(cè)序比全外顯子測(cè)序提供了更好的外顯子覆蓋范圍。隨著測(cè)序成本的下降和生物信息學(xué)技術(shù)的推進(jìn)，全基因組測(cè)序?qū)頃?huì)廣泛應(yīng)用。有研究通過對(duì)1 795個(gè)冰島人全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的研究，在β-分泌酶（β-site APP cleaving enzyme 1，BACE1）酶切位點(diǎn)附近發(fā)現(xiàn)一個(gè)保護(hù)性的錯(cuò)義突變（ala676thr），與那些沒有這個(gè)突變的人相比，AD患者淀粉樣肽形成有所降低，并有更好的認(rèn)知能力[9]。這一發(fā)現(xiàn)支持了一種觀點(diǎn)，即降低BACE1的剪切能夠預(yù)防疾病，并可能減少淀粉樣蛋白形成和減弱淀粉樣蛋白毒性作用。

全基因組測(cè)序研究仍面臨著巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)榕c一個(gè)外顯子組（有20 000～50 000單核苷酸多態(tài)性）相比，一個(gè)基因組約有300萬，因此進(jìn)行驗(yàn)證和跟蹤的基因變異數(shù)量相當(dāng)巨大。由于這需要大范圍收集臨床和生物化學(xué)表型并進(jìn)行隨訪，與臨床醫(yī)生密切合作顯得尤為重要。目前開展的大型合作，如顯性遺傳性阿爾茨海默網(wǎng)絡(luò)（DIAN）聯(lián)盟[10]旨在了解罕見的單基因形式的AD，還有歐洲早發(fā)型老年癡呆癥協(xié)會(huì)[11]針對(duì)早發(fā)型AD患者開展臨床與遺傳轉(zhuǎn)化研究，這兩個(gè)組織的研究工作將在今后發(fā)揮重要作用。

2 從間接相關(guān)到遺傳病因的確定

2.1 潛在的疾病變異的研究 全基因組關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)證實(shí)了常見的遺傳變異對(duì)于復(fù)雜AD的作用。風(fēng)險(xiǎn)變異的存在為疾病的病理機(jī)制提供了新思路。然而，在這些風(fēng)險(xiǎn)基因位點(diǎn)的關(guān)聯(lián)變異往往沒有出現(xiàn)明顯的功能性疾病和連鎖不平衡現(xiàn)象（兩個(gè)或多個(gè)基因位點(diǎn)的等位基因的非隨機(jī)聯(lián)系）。最相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性位于成簇蛋白（Clusterin，CLU）上，例如某一個(gè)內(nèi)含子的突變起初被認(rèn)為并不影響CLU的表達(dá)或功能，但事實(shí)上是CLU最相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性[4]。

仔細(xì)研究全基因組關(guān)聯(lián)位點(diǎn)對(duì)于鑒定潛在的風(fēng)險(xiǎn)等位基因很有必要。不僅僅是檢測(cè)最顯著的全基因組相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性，而且也應(yīng)研究在這些位點(diǎn)完整的遺傳變異，包括常見的、罕見的變異和拷貝數(shù)變異。至今，大多數(shù)遺傳因子的后續(xù)研究都是基于第一波全基因組關(guān)聯(lián)的基因，即CLU、CR1、PICALM和BIN1，只有少數(shù)基于第二波全基因組關(guān)聯(lián)基因。

特別是CLU，很多研究已經(jīng)證實(shí)了其與AD的相關(guān)性，是全基因組相關(guān)單核苷酸多態(tài)性中最顯著的一個(gè)[12]。一個(gè)常見的多態(tài)性連鎖不平衡（顯著單核苷酸多態(tài)性）已被認(rèn)為是可能的功能變異。然而其他的研究并沒有重復(fù)出現(xiàn)此相關(guān)性，表明這種多態(tài)性不能或至少不完全能解釋在CLU上的全基因組關(guān)聯(lián)性。有研究正在重新對(duì)CLU編碼的區(qū)域進(jìn)行不同程度的測(cè)序，以確認(rèn)可能的致病變異。最大的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在AD患者中，CLU的β-鏈外顯子上存在罕見致病變種聚集模式，其次是等位基因頻率＜5%、存在非同義替換、9個(gè)堿基的插入或缺失，暗示此蛋白亞單位在疾病風(fēng)險(xiǎn)中發(fā)揮作用[13]。

與CLU相似，CR1的首次研究也局限于全基因組相關(guān)單核苷酸多態(tài)性的結(jié)果。此單核苷酸多態(tài)性位于非編碼序列，沒有明顯的功能相關(guān)性。CR1位點(diǎn)的特點(diǎn)是序列高度重復(fù)，這使對(duì)遺傳危險(xiǎn)因素的真實(shí)性驗(yàn)證產(chǎn)生了一定困難。但通過對(duì)AD具有易感性的CR1拷貝數(shù)的個(gè)體變異的檢測(cè)找到了AD和功能性拷貝數(shù)變異之間的關(guān)聯(lián)。此功能性的拷貝數(shù)決定CR1蛋白的長(zhǎng)度，并決定了在補(bǔ)體級(jí)聯(lián)C3b或C4b和輔因子結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)目[14]。與此拷貝數(shù)變異聯(lián)合可以解釋早期全基因組關(guān)聯(lián)研究中所發(fā)現(xiàn)的單核苷酸多態(tài)性。

而對(duì)于四種新發(fā)現(xiàn)的AD基因位點(diǎn)，與其關(guān)聯(lián)的最強(qiáng)信號(hào)都在基因上游或下游，這使確定致病變異的難度有所增加，見表1。以PICALM為例，全基因組關(guān)聯(lián)信號(hào)是基因的遠(yuǎn)上游，這一發(fā)現(xiàn)在后續(xù)研究中得以驗(yàn)證[15]，但不一定是編碼PICALM的變異。同樣，在散發(fā)性、家族性遲發(fā)型AD[15]和全基因組關(guān)聯(lián)研究的Meta分析[3]中，證實(shí)了與BIN1的上游具有關(guān)聯(lián)性。但強(qiáng)的關(guān)聯(lián)并不一定意味著這些單核苷酸多態(tài)性的因果關(guān)系，一個(gè)基因的上游非編碼DNA變異也可能對(duì)疾病表型有直接的作用，例如在膽固醇的代謝中，分揀蛋白（sortilin 1，sort1）sort1啟動(dòng)子上游120 kb的一個(gè)非編碼變異就能調(diào)控該基因的表達(dá)。

早先的Sanger測(cè)序需耗費(fèi)大量勞力，且不適用于在基因組非編碼區(qū)識(shí)別遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素。相比之下，新一代測(cè)序技術(shù)能檢測(cè)出參與疾病或?qū)膊∮杏绊懙某Ｒ姷摹⒑币姷淖儺愐约翱截悢?shù)變異，這些檢測(cè)已開始應(yīng)用在復(fù)雜性疾病的研究中，難度是要找到合適的算法和足夠大的樣本數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析。這種結(jié)合新一代測(cè)序技術(shù)、算法和足夠的樣本數(shù)據(jù)的分析方法，已運(yùn)用于鑒定與AD相關(guān)聯(lián)的罕見CLU變異，并證實(shí)了這一策略具有卓越的應(yīng)用價(jià)值[13]。此外，新一代測(cè)序方法也證實(shí)了NCSTN上的罕見變異和遲發(fā)型AD之間具有一定的關(guān)聯(lián)[16]，此變異也與家族性早發(fā)型AD相關(guān)[17]。一項(xiàng)功能性遺傳學(xué)研究調(diào)查了不同nicastrin單倍體，提出了不同單倍體和NCSTN的單核苷酸多態(tài)性在常見AD中的功能差異[18]。一些罕見的變異可能會(huì)積累并最終超過疾病的易感性閾值，由于AD的風(fēng)險(xiǎn)基因如CLU[13]可能是罕見的致病變異，這種在等位基因范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變需要對(duì)所有新的風(fēng)險(xiǎn)基因作進(jìn)一步的詳細(xì)或者針對(duì)性的再測(cè)序。對(duì)于與復(fù)雜AD無關(guān)的患者，新一代測(cè)序研究將在致病基因和風(fēng)險(xiǎn)變異的識(shí)別上發(fā)揮至關(guān)重要的作用。功能學(xué)研究將進(jìn)一步鑒定這些變異的致病作用。

2.2 遺傳變異的生物學(xué)效應(yīng) 那么這些檢測(cè)出的遺傳變異是否都具有生物學(xué)效應(yīng)，且其生物學(xué)效應(yīng)都集中在哪些方面呢。事實(shí)上，AD的九個(gè)新風(fēng)險(xiǎn)基因在功能上具有一定的相關(guān)性，大多數(shù)都與脂質(zhì)傳遞假說（CLU和ABCA7）、補(bǔ)體系統(tǒng)、炎癥免疫系統(tǒng)（CLU、CR1、ABCA7、CD33和EphA1）和細(xì)胞突觸功能（如細(xì)胞內(nèi)吞作用PICALM、BIN1、CD33和CD2AP）相關(guān)[19]，見表1。MS4A集群可能作用于信號(hào)傳導(dǎo)，具體功能未知。雖然還不能確定其發(fā)病機(jī)制，但可以據(jù)此作出猜想。例如clusterin是一種多功能蛋白質(zhì)，其疾病相關(guān)的變異可能會(huì)影響一系列的功能，包括腦內(nèi)淀粉樣Aβ42的清除、細(xì)胞凋亡、膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)和炎癥反應(yīng)[20]。同樣，CR1變異能激活補(bǔ)體反應(yīng)并減少大腦中淀粉樣斑塊的形成。PICALM基因的遺傳變異可能影響突觸功能，因?yàn)镻ICALM基因能夠調(diào)節(jié)突觸小泡相關(guān)膜蛋白（vesicle-associated membrane protein，VAMP2）轉(zhuǎn)運(yùn)，這對(duì)突觸小泡的融合及學(xué)習(xí)記憶是至關(guān)重要的[21]。因此AD易感基因并不是隨機(jī)發(fā)現(xiàn)的，而是基于對(duì)AD全基因組關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的信號(hào)通路分析得出的，即用生物信息學(xué)方法對(duì)參與疾病易感性的信號(hào)通路進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合全基因組測(cè)序中單核苷酸多態(tài)性的重要性來共同發(fā)現(xiàn)新的信號(hào)途徑[19]。目前科學(xué)家通過結(jié)合生物學(xué)預(yù)測(cè)、功能學(xué)分析和患者生物標(biāo)本研究，來驗(yàn)證AD的變異模式。研究主要集中在CLU和CR1，見圖1。

第一，調(diào)查疾病相關(guān)性變異是否影響基因產(chǎn)物的量（在RNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯水平），及其是否可以作為疾病的早期標(biāo)志物或潛在的治療靶點(diǎn)。有意思的是發(fā)現(xiàn)AD基因在調(diào)控區(qū)與拷貝數(shù)變異區(qū)具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。幾項(xiàng)研究已檢測(cè)出CLU蛋白濃度以期判斷CLU的蛋白濃度是否可以用作生物標(biāo)記物[22]，同時(shí)檢驗(yàn)遺傳變異是否與信使RNA和蛋白質(zhì)濃度相關(guān)[22-23]。研究發(fā)現(xiàn)AD患者腦血漿和腦脊液中的CLU濃度會(huì)明顯增加[24]，但蛋白表達(dá)和基因水平的變異并不完全一致。下一步需對(duì)更大樣本量的AD患者展開研究，開展完整的CLU基因序列并重點(diǎn)關(guān)注其異構(gòu)體，也許能揭示AD風(fēng)險(xiǎn)因子的變異如何真正調(diào)控CLU的表達(dá)。

第二，深入認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)病機(jī)制，研究已檢測(cè)在血液、腦脊液和腦中，遺傳變異對(duì)淀粉樣蛋白Aβ 1-42和tau（t-tau和p-tau181）的作用。對(duì)CLU、CR1和PICALM的研究指出，PICALM能降低腦脊液中淀粉樣蛋白Aβ 1-42濃度，CR1單核苷酸多態(tài)性能增加腦脊液中β淀粉樣蛋白Aβ 1-42濃度[14]。但AD腦脊液生物標(biāo)志物和全基因組關(guān) 聯(lián)研究中，并沒有發(fā)現(xiàn)與生物標(biāo)志物濃度相關(guān)的新基因位點(diǎn)[25]。因此尚沒有明確的證據(jù)顯示基因型與β-淀粉樣蛋白或tau蛋白的表型相關(guān)，見表2。這或許是由于研究設(shè)計(jì)或小尺度效應(yīng)的問題，長(zhǎng)期以來妨礙了AD候選基因的研究，將來真正的風(fēng)險(xiǎn)等位基因的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)得到更強(qiáng)相關(guān)性的結(jié)果。

圖1 對(duì)AD的遺傳相關(guān)性、潛在的功能性變體和生物學(xué)功能的鑒定

表2 第一波全基因組關(guān)聯(lián)基因研究發(fā)現(xiàn)與阿爾茨海默病相關(guān)的生物標(biāo)志物

第三，通過模式生物研究揭示未知的相關(guān)性。例如通過檢測(cè)幾種新基因在Aβ和tau通路中的作用，證實(shí)了在酵母、線蟲和大鼠皮層神經(jīng)元中，clathrin介導(dǎo)的內(nèi)吞基因PICALM、BIN1、CD2AP與淀粉樣β蛋白毒性效應(yīng)有直接關(guān)系[26]。此外，通過模式生物（如果蠅）的功能篩選可以得出人類全基因組關(guān)聯(lián)研究的結(jié)果。通過在體觀察tau轉(zhuǎn)基因果蠅眼睛的表型，來研究該基因?qū)D tau的神經(jīng)毒性[27]。因此，今后應(yīng)對(duì)所有顯著或者可能相關(guān)的基因在模式生物系統(tǒng)上進(jìn)行功能檢測(cè)，觀察其對(duì)tau和Aβ毒性的作用，這為可能的作用機(jī)制提供了依據(jù)。

第四，結(jié)合相關(guān)遺傳表現(xiàn)與內(nèi)在表型數(shù)據(jù)分析致病機(jī)制。分析相關(guān)遺傳表現(xiàn)與內(nèi)在表型數(shù)據(jù)（如神經(jīng)影像學(xué)特征、發(fā)病年齡、精神狀態(tài)和認(rèn)知能力）之間的關(guān)系有助于研究疾病機(jī)制?；蛭稽c(diǎn)（CLU、CR1、PICALM和BIN1）對(duì)神經(jīng)影像學(xué)相關(guān)指標(biāo)（如內(nèi)嗅皮質(zhì)厚度）和AD神經(jīng)病理學(xué)的影響表明：這些性狀至少部分地取決于這些位點(diǎn)的基因組序列，見表3。如果大樣本量能重復(fù)此結(jié)果，會(huì)使這種聯(lián)系得到進(jìn)一步驗(yàn)證。

表3 若干第一波的全基因組關(guān)聯(lián)基因的神經(jīng)影像學(xué)研究

通過全基因組關(guān)聯(lián)研究尋找遺傳變異對(duì)AD神經(jīng)影像學(xué)表型的影響和生物標(biāo)志物的濃度等的研究已經(jīng)開展，但新發(fā)現(xiàn)的AD全基因組關(guān)聯(lián)基因幾乎沒有與影響影像學(xué)表型的基因重疊，除了除了發(fā)現(xiàn)PICALM風(fēng)險(xiǎn)等位基因rs3851179與內(nèi)嗅皮質(zhì)厚度的增加有關(guān)[28]。一項(xiàng)正在開展的AD神經(jīng)影像學(xué)研究（Neuroimaging Initiative）將會(huì)收集和驗(yàn)證AD疾病中的生物標(biāo)記物的所有數(shù)據(jù)，包括血檢和腦脊液檢測(cè)，同時(shí)結(jié)合MRI和PET掃描，將有助于找到遺傳變異和神經(jīng)影像學(xué)表型之間的聯(lián)系。采用多國(guó)合作的大樣本合并全基因組單核苷酸多態(tài)性和結(jié)構(gòu)性MRI數(shù)據(jù)的方法（經(jīng)Meta分析聯(lián)合神經(jīng)影像遺傳學(xué)研究）有效地確定了遺傳變異與海馬、顱內(nèi)、全腦體積之間的關(guān)聯(lián)[29]。此外，國(guó)際AD基因組學(xué)研究項(xiàng)目（IGAP）的一系列Meta分析（臨床、認(rèn)知檢測(cè)、影像學(xué)及生物標(biāo)志物）將有助于確定影響這些性狀的遺傳變異。一旦在風(fēng)險(xiǎn)基因中檢測(cè)到潛在遺傳變異，就能更好地證明其與內(nèi)表型的相關(guān)性。

3 展望

高通量基因組技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)改變了阿爾茨海默氏病的遺傳變異的研究模式，大隊(duì)列的全基因組關(guān)聯(lián)研究使得人們對(duì)復(fù)雜的遺傳形式有了深入的認(rèn)識(shí)，至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)9個(gè)具有小尺度效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)基因。隨著新一代測(cè)序方法的應(yīng)用，包括假說自由的方式（全基因組和全外顯子組測(cè)序）和假說驅(qū)動(dòng)的方式（針對(duì)全基因組關(guān)聯(lián)的候選基因再測(cè)序）將有助于AD的檢測(cè)和開發(fā)靶點(diǎn)治療藥物。

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（本文編輯：吳彬）

R394

CDOI: 10.3969/j.issn.2095-9400.2015.03.018

2014-04-21

溫州醫(yī)科大學(xué)2013年度校級(jí)學(xué)生科研立項(xiàng)課題資助（wyx201301035）。

黃旭程（1993-），男，浙江金華人，本科生。

黃智慧，副教授，Email：hzhzju021@163.com。