中國(guó)漢族人群吸煙行為相關(guān)基因及其與肺癌相關(guān)研究進(jìn)展

趙凱平 何耀

肺癌為全球常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，最新數(shù)據(jù)［1］顯示肺癌在我國(guó)位居全部惡性腫瘤死因之首，每年死亡病例約59.1萬(wàn)，其中男性約40.2萬(wàn)，女性約18.9萬(wàn)。研究［2］表明80%以上的肺癌發(fā)生可歸咎于煙草暴露。吸煙行為受環(huán)境和遺傳因素共同影響，除肺癌外，吸煙還可導(dǎo)致人體其他系統(tǒng)以及重要器官致殘、致死性疾病發(fā)生，是目前重大健康問(wèn)題之一［3-5］。吸煙成癮即煙草成癮的實(shí)質(zhì)為尼古丁依賴(lài)［6］，較多研究證據(jù)表明遺傳因素參與了煙草成癮行為的起始、維持、戒除及復(fù)發(fā)［7］，吸煙行為的三個(gè)維度（是否吸煙、戒煙和起始吸煙年齡）均受遺傳因素影響，其中戒煙行為遺傳度最高［8］。全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）采用高通量基因分型平臺(tái)，根據(jù)連鎖不平衡（linkage disequilibrium，LD）原理在基因組選擇標(biāo)簽位點(diǎn)檢測(cè)，分析涵蓋人類(lèi)基因組上百萬(wàn)的遺傳變異，該設(shè)計(jì)采用較大病例對(duì)照研究樣本量，并在多個(gè)獨(dú)立研究中進(jìn)行前期結(jié)果驗(yàn)證和篩選［9-10］。

目前已發(fā)表與吸煙行為相關(guān)的多項(xiàng)GWAS，主要集中在歐美人群，不同種族人群的遺傳易感性有差異［9-11］，結(jié)果無(wú)法簡(jiǎn)單沿用，基于已發(fā)表GWAS所篩選的易感位點(diǎn)涉及多個(gè)染色體、多個(gè)區(qū)域（15q25、8p11、19q13）尼古丁代謝多種酶類(lèi)及代謝通路上多個(gè)基因（CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4、CHRNB3-CHRNA6、CYP2A6）［12］。為進(jìn)一步探討亞洲人群吸煙成癮的遺傳機(jī)制，本文就近年上述基因在我國(guó)漢族人群與吸煙行為及其與肺癌的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 編碼尼古丁乙酰膽堿受體基因

乙酰膽堿受體（AchR）是尼古丁作用于神經(jīng)系統(tǒng)的主要靶受體。基于既往GWAS研究發(fā)現(xiàn)AchRs基因簇，Wu等［13］（兩階段病例對(duì)照研究，第一階段：病例組和對(duì)照組均為576例，第二階段：病例組2 989例，對(duì)照組2 880例）和 Cheng等［14］（肺癌患者200例，對(duì)照300例）分別在我國(guó)漢族人群中對(duì)15q25區(qū)域進(jìn)行深度分析，結(jié)果表明，rs2036534、rs667282、rs12910984、rs6495309和rs6495304位點(diǎn)與吸煙行為有關(guān)，可能通過(guò)轉(zhuǎn)錄抑制機(jī)制調(diào)控CHRNA3基因啟動(dòng)子表達(dá)，對(duì)尼古丁成癮可能有影響。而Wei等［15］2012年在我國(guó)四川地區(qū)男性人群吸煙者（共600例，其中高度依賴(lài)223例、低度依賴(lài)257例）中的研究發(fā)現(xiàn)rs4954、rs2238196位點(diǎn)與吸煙依賴(lài)嚴(yán)重程度相關(guān)。

1.2 編碼尼古丁代謝P450酶的基因

P450超基因家族中的重要成員為CYP2A6基因，編碼尼古丁代謝的重要酶類(lèi)P450［16］，該酶活性改變可直接對(duì)尼古丁代謝水平和煙草消耗產(chǎn)生影響。Li等［17］一項(xiàng)病例對(duì)照研究（戒煙成功者363例，戒煙失敗者345例）發(fā)現(xiàn)在編碼P450氧化還原酶（POR）的基因上，rs3823884和rs3898649位點(diǎn)與戒煙成功有關(guān)，而rs17685和rs239953位點(diǎn)與戒煙失敗有關(guān)，表明人體內(nèi)CYP2A6酶活性存在個(gè)體差異，可根據(jù)酶活性不同選擇戒煙藥物，提高戒煙成功率［18］。

1.3 編碼5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體的基因

5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體（5-HTT）的功能失調(diào)與抑郁、情感障礙、焦慮、強(qiáng)迫、精神分裂、物質(zhì)濫用等有關(guān)，SLC6A4基因編碼5-HTT，可能是行為表型候選基因。褚成靜等［19］在我國(guó)男性吸煙人群（共985例，其中不吸煙158例、社交性吸煙133例、低尼古丁依賴(lài)364例、高尼古丁依賴(lài)330例）中采用吸煙行為相關(guān)因素問(wèn)卷、艾森克人格（EPQ）問(wèn)卷和尼古丁依賴(lài)（FTND）問(wèn)卷評(píng)定，結(jié)果顯示，吸煙者中攜帶S等位基因的神經(jīng)質(zhì)人格特質(zhì)與FTND、吸煙嚴(yán)重指數(shù)、每日吸煙量呈正相關(guān)，與起始吸煙年齡呈負(fù)相關(guān)，提示該基因可能通過(guò)神經(jīng)質(zhì)人格特質(zhì)調(diào)節(jié)與吸煙行為的關(guān)系。

1.4 與肺癌相關(guān)研究進(jìn)展

Dong等［20］在我國(guó)大樣本人群（對(duì)照組7 483例，病例組7 436例）中進(jìn)行肺癌新發(fā)易感位點(diǎn)與吸煙的交互作用研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs2895680（位于5q32，涉及PPP2R2B-STK32A-DPYSL3基因）、rs4809957（位于 20q13.2，涉及基因 CYP24A1）、rs247008（位于5q31.1，涉及基因 IL3-CSF-P4HA2）、rs9439519（位于1p36.32，涉及基因AJAP-NPHP4）位點(diǎn)與吸煙量相關(guān)。Zhang等［21］對(duì)我國(guó)吸煙人群（兩階段病例對(duì)照研究，第一階段：病例組2 332例，對(duì)照組3 077例；第二階段：病例組1 534例，對(duì)照組1 489例）肺癌GWAS的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，rs1316298（位于14q22.1，涉及GNG2基因）和rs4589502（位于15q22.32，涉及SMAD3基因）兩個(gè)與吸煙相關(guān)肺癌風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)吸煙對(duì)rs1316298位點(diǎn)的TT基因型攜帶者或rs4589502位點(diǎn)的CT/TT基因型攜帶者危害效應(yīng)更大。

2 小結(jié)

應(yīng)用大量遺傳標(biāo)記高密度覆蓋全基因組，再研究遺傳標(biāo)記與相應(yīng)表型的緊密程度是疾病基因的定位研究，通過(guò)定位研究確定的易感位點(diǎn)所涉及的基因值得關(guān)注。而根據(jù)疾病發(fā)生或發(fā)展過(guò)程中可能的生物機(jī)制選擇研究的基因及分析基因多態(tài)性在不同人群表型的差異是疾病相關(guān)候選基因研究，其中對(duì)尼古丁成癮相關(guān)基因的研究較多。

由于早期基因分型技術(shù)不成熟和基因組變異信息缺乏，主要采用候選基因策略進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究，但由于樣本量較小、研究設(shè)計(jì)不同、研究結(jié)果缺乏驗(yàn)證，導(dǎo)致結(jié)果重現(xiàn)性差，與吸煙行為易感性建立明確關(guān)聯(lián)基因變異少。GWAS的出現(xiàn)為吸煙行為的遺傳易感性研究提供了強(qiáng)有力的工具。

本課題組［12］前期研究結(jié)果表明，與吸煙行為相關(guān)的GWAS研究新發(fā)現(xiàn)41個(gè)SNP涉及多個(gè)染色體的多個(gè)區(qū)域和基因，為煙草成癮遺傳機(jī)制探索和解讀提供線索?；诩韧鵊WAS研究，研究者陸續(xù)在我國(guó)人群中進(jìn)行易感位點(diǎn)獨(dú)立驗(yàn)證，但尚未有專(zhuān)門(mén)針對(duì)我國(guó)人群吸煙行為GWAS的研究，目前國(guó)內(nèi)研究較多的是肺癌［22］或者肺癌與吸煙行為交互作用的 GWAS 研究［14，20］，這些研究［13］不僅成功驗(yàn)證了既往肺癌易感位點(diǎn)，還新發(fā)現(xiàn)8個(gè)我國(guó)漢族人群特異性肺癌易感位點(diǎn)（13q22：rs753955；22q12：rs17728461，rs36600；10p14：rs1663689；5q32：rs2895680；20q13.2：rs4809957；15q25：rs6495304，rs74733525），且這些易感位點(diǎn)中還存在與吸煙量、尼古丁依賴(lài)有關(guān)的位點(diǎn)，也為進(jìn)一步研究吸煙行為提供了新思路。

3 展望

GWAS研究雖可發(fā)現(xiàn)大量吸煙行為易感位點(diǎn)或區(qū)域，但目前大多數(shù)沒(méi)有真正確定致病位點(diǎn)或易感基因，而GWAS的最終目標(biāo)是用于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，在人群亞層中開(kāi)展有效個(gè)體化預(yù)防，因此標(biāo)簽位點(diǎn)無(wú)法替代致病位點(diǎn)。驗(yàn)證易感位點(diǎn)的金標(biāo)準(zhǔn)是生物學(xué)機(jī)制，因此后續(xù)研究需結(jié)合生化、細(xì)胞生物等進(jìn)行功能分析，從而闡明生物學(xué)意義。

3.1 精細(xì)作圖-重測(cè)序

易感位點(diǎn)/區(qū)域基本位于一個(gè)較大LD區(qū)段，理論上該區(qū)段所有SNP均可能是致病位點(diǎn)，尋找致病位點(diǎn)的關(guān)鍵是對(duì)該區(qū)域重測(cè)序，盡管現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)已涵蓋大部分基因組遺傳變異，但重測(cè)序仍有助于集中易感位點(diǎn)，此外，該方法還能解決易感位點(diǎn)的種族差異。

3.2 結(jié)合功能研究

致病位點(diǎn)的生物學(xué)功能最終仍需通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在DNA水平上對(duì)疾病研究的同時(shí)，還需增加RNA、蛋白及從分子、細(xì)胞、組織等水平聯(lián)合分析，才有可能將疾病遺傳學(xué)機(jī)制描述透徹。也可建立動(dòng)物模型，但將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推到人亦是難點(diǎn)之一，此外致病位點(diǎn)的效應(yīng)強(qiáng)度能否滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求亦未知。因此，需要多學(xué)科共同努力。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

GWAS的終極目標(biāo)是危險(xiǎn)度預(yù)測(cè)和高危人群鑒別，以實(shí)現(xiàn)在遺傳譜指導(dǎo)下的個(gè)體化干預(yù)，為疾病預(yù)防提供早期預(yù)測(cè)。本課題組［23］已利用GWAS確認(rèn)的吸煙行為易感位點(diǎn)構(gòu)建基因評(píng)分模型預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)評(píng)分越高的暴露吸煙行為以及18歲開(kāi)始吸煙者煙草相關(guān)疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)越高。針對(duì)基因評(píng)分高者在青少年期應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注，防止其暴露于煙草，降低煙草相關(guān)疾病發(fā)生，這將有助于推動(dòng)我國(guó)對(duì)《國(guó)際煙草控制公約》的履約進(jìn)程，也為將遺傳風(fēng)險(xiǎn)模型上升到公共衛(wèi)生一級(jí)預(yù)防層面提供可能性。

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