近視遺傳易感基因的研究進(jìn)展

徐常欽,仲 煒,馬靈軍*

(1.成都市第三人民醫(yī)院 眼科，四川 成都610031;2.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 眼科，吉林 長(zhǎng)春130033)

近視是最常見的屈光不正，在東亞青少年中比較普遍，根據(jù)屈光度不同通常分為中低度近視(球鏡屈光度小于-6.00D)和高度近視(球鏡屈光度等于或大于-6.00D )。據(jù)統(tǒng)計(jì)中國(guó)上海10歲學(xué)齡兒童近視發(fā)病率為52.2%[1]，香港17歲學(xué)生近視發(fā)病率達(dá)74%[2]，北京6到18歲青少年近視的平均發(fā)病率為70.9%，其中高度近視為8.6%[3]。世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)為，不充分矯正的近視(未校正或校正不足)是視力障礙的主要原因[4]。

目前認(rèn)為高度近視是多因子和(或)單基因遺傳病，其遺傳方式有常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳和性連鎖隱性遺傳等[5]。因此尋找近視遺傳易感基因，研究這些基因和環(huán)境的相互作用以明確致病機(jī)制，并針對(duì)不同個(gè)體對(duì)近視的易感性給予干涉有可能成為防治近視的有效策略。

1 眼軸長(zhǎng)度和角膜曲率基因

生物體的屈光狀態(tài)受眼球屈光系統(tǒng)中各個(gè)生物學(xué)參數(shù)的綜合影響，主要參數(shù)有角膜曲率、眼軸長(zhǎng)度。根據(jù)眼軸改變與否，近視分為軸性近視和屈光性近視。眾所周知，大部分近視是由于眼軸長(zhǎng)度相對(duì)延長(zhǎng)導(dǎo)致的，研究發(fā)現(xiàn)眼軸長(zhǎng)度遺傳穩(wěn)定性比近視遺傳穩(wěn)定性更高，將眼軸長(zhǎng)度用作近視遺傳研究的內(nèi)表型，可最小化甚至避免由更復(fù)雜的近視表型引起的偏倚[6]。ZC3H11B是第一個(gè)經(jīng)全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association study，簡(jiǎn)寫GWAS)確定的關(guān)聯(lián)眼軸長(zhǎng)度和亞洲人高度近視的基因[7]。隨后在歐洲人群和亞洲人群中進(jìn)行的GWAS又發(fā)現(xiàn)了8個(gè)眼軸長(zhǎng)度相關(guān)基因(C3orf26，RSPO1，GJD2，ZNRF3，LAMA2，CD55，MIP和ALPPL2)，并再次確認(rèn)了以前報(bào)道的基因ZC3H11B[8]。這9個(gè)基因中有5個(gè)(LAMA2，GJD2，CD55，ALPPL2和ZC3H11B)與屈光不正相關(guān)，另外2個(gè)基因(RSPO1，ZNRF3)是編碼蛋白質(zhì)直接參與Wnt信號(hào)通路調(diào)節(jié)眼組織發(fā)育[8]。隨后，Li等[9]在漢族人群高度近視病例與正視眼對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)ZC3H11B，RSPO1和GJD2這3個(gè)基因與漢族人群高度近視有關(guān)聯(lián)。角膜是重要的人眼屈光介質(zhì)，角膜曲率半徑變短可以導(dǎo)致屈光性近視。目前GWAS已發(fā)現(xiàn)4個(gè)基因(MTOR、PDGFRA、CMPK1、RBP3)與亞洲人群的角膜曲率有關(guān)[10，11]，其中發(fā)現(xiàn)PDGFRA的變異體和RBP3的錯(cuò)義突變與眼軸長(zhǎng)度相關(guān)[12，11]。

2 MYP位點(diǎn)

從1998年Young等[13]發(fā)現(xiàn)第一個(gè)近視遺傳位點(diǎn)位于染色體18p11.31開始，20年間國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用連鎖分析(linkage analyses)、分離分析(segregation analyses)、GWAS、候選基因分析(candidate-gene approaches)、新一代測(cè)序(next-generation sequencing)等方法研究近視遺傳易感基因，應(yīng)用的遺傳標(biāo)記主要有微衛(wèi)星(microsatellite)和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，簡(jiǎn)寫SNP)。

目前經(jīng)國(guó)際人類基因命名委員會(huì)批準(zhǔn)并已在《人類孟德爾遺傳》網(wǎng)上有定位的近視遺傳位點(diǎn)有25個(gè)，大部分位點(diǎn)是在高度近視家系或雙生子隊(duì)列中通過微衛(wèi)星標(biāo)記進(jìn)行連鎖分析和測(cè)序研究定位的。但是每一個(gè)位點(diǎn)區(qū)間相當(dāng)寬，運(yùn)用外顯子組測(cè)序、自動(dòng)分析等方法在7個(gè)位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與高度近視相關(guān)的基因突變。SCO2基因位于染色體22q13.33上。SCO2突變可能改變視網(wǎng)膜功能和形成高度近視[14]。ZNF644基因位于染色體1p22.2上。ZNF644突變體可能導(dǎo)致高度近視患者眼軸伸長(zhǎng)[15]。CCDC111基因位于染色體4q35.1上，在角膜上皮細(xì)胞、鞏膜成纖維細(xì)胞、視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞和晶狀體囊上皮細(xì)胞等人眼組織的原代細(xì)胞培養(yǎng)物中普遍表達(dá)。CCDC111突變的患者近視度數(shù)非常高(-6.5到-32.15D)，眼軸長(zhǎng)度很長(zhǎng)(24.65-33.42毫米)[16]。LRPAP1基因位于染色體4p16.3上，在LRPAP1突變的個(gè)體細(xì)胞中觀察到LRP1明顯缺乏和TGF-β上調(diào)，TGF-β上調(diào)會(huì)影響鞏膜的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)表達(dá)，增加眼軸長(zhǎng)度[17]。SLC39A5基因位于染色體12q13.3上，在鞏膜和視網(wǎng)膜中大量表達(dá)，SLC39A5突變顯著上調(diào)Smad1表達(dá)，導(dǎo)致BMP/TGF-β途徑失調(diào)形成高度近視[18]。P4HA2基因位于染色體5q31.1上。P4HA2突變可能導(dǎo)致鞏膜膠原蛋白不穩(wěn)定，失去維持眼球形態(tài)的功能，繼而形成眼軸長(zhǎng)度增加的高度近視表型[19]。ARR3基因位于染色體Xq13.1上，編碼特異性存在于視網(wǎng)膜中的視錐抑制蛋白，ARR3雜合突變只導(dǎo)致女性發(fā)生高度近視，而男性攜帶者不受影響[20]。以上這些基因突變只導(dǎo)致了一小部分高度近視，大部分高度近視遺傳位點(diǎn)的基因和致病變異還沒有發(fā)現(xiàn)。

3 近視GWAS

由于近視具有遺傳異質(zhì)性、外顯不完全、多基因、單個(gè)基因效應(yīng)微弱以及受到環(huán)境因子交互作用的影響等特點(diǎn)，單獨(dú)的候選基因的關(guān)聯(lián)研究不適宜尋找致病基因，經(jīng)典家系連鎖分析也受到了限制。近年來，隨著基因組學(xué)研究和基因芯片技術(shù)的發(fā)展，GWAS成為了研究近視遺傳易感基因的主要手段。目前已進(jìn)行的近視GWAS有兩種，一種是高度近視的病例-對(duì)照研究，一種是以等效球鏡屈光度數(shù)(spherical equivalent)作為量化指標(biāo)，基于人群的大樣本量的研究，已發(fā)現(xiàn)許多基因和位點(diǎn)與近視的發(fā)生有關(guān)。其中Verhoeven等[21]的CREAM研究和Kiefer等[22]的23andMe研究在近視遺傳研究領(lǐng)域具有里程碑式的意義。Verhoeven等的研究對(duì)象來自國(guó)際多中心研究機(jī)構(gòu)的32個(gè)研究，共計(jì)納入37382例歐洲患者和8376例亞洲患者，發(fā)現(xiàn)了24個(gè)新的導(dǎo)致屈光不正相關(guān)基因座。Kiefer等的研究對(duì)象來自遺傳公司23andMe的客服群，收集了45771例歐洲血統(tǒng)患者，不僅驗(yàn)證了以往GWAS報(bào)道的RASGRF1和GJD2基因，還報(bào)道了20個(gè)新的近視相關(guān)基因座。這兩項(xiàng)研究都匯集了大量的樣本，顯示有大量遺傳易感區(qū)域是相互重疊的。隨后Simpson等[23]對(duì)9個(gè)研究機(jī)構(gòu)的歐洲人群GWAS結(jié)果進(jìn)行固定效應(yīng)薈萃分析證實(shí)了23andMe研究中的10個(gè)近視易感基因。Yoshikawa等[24]把CREAM研究和23andMe研究結(jié)果在日本人群中進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，顯示15個(gè)近視和屈光不正易感基因可以被復(fù)制。

GWAS中發(fā)現(xiàn)一部分遺傳標(biāo)記位于轉(zhuǎn)錄編碼區(qū)外，其功能可能是影響編碼區(qū)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。目前對(duì)遺傳標(biāo)記位點(diǎn)周圍的相關(guān)基因功能分類包括：細(xì)胞外基質(zhì)的發(fā)育與重構(gòu)(BMP2，BMP3，LAMA2)，神經(jīng)遞質(zhì)功能(GJD2，RASGRF1，GRIA4)，視黃酸在視網(wǎng)膜或視覺周期中的合成(RORB，CYP26A1，RDH5，RGR) ，離子通道活性(KCNQ5，KCNMA1，CACNA1D)，眼和中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育(SIX6，CHD7，ZIC2，LRRC4C，PRSS56)[21，22]。

4 綜合征性近視基因

近視，通常是高度近視可以合并有眼部的其它疾病或全身性疾病，這類伴發(fā)于其它疾病的綜合征性近視只占近視的一小部分，致病基因多數(shù)已明確，有更強(qiáng)的遺傳決定因素，是高度近視單基因遺傳觀點(diǎn)的直接證據(jù)。一個(gè)有趣的報(bào)道是先天性靜止性夜盲1A型的致病基因NYX發(fā)生突變導(dǎo)致高度近視卻沒有合并夜盲[25]，這表明綜合征性近視致病基因的突變有可能導(dǎo)致非綜合征性近視。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，近視分子遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了大量近視遺傳易感位點(diǎn)和基因并實(shí)現(xiàn)了在具體生物學(xué)通路上的分析，但仍然難以完全揭示近視的遺傳學(xué)特征，未來隨著新一代測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，研究設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方法的改進(jìn)，以及更多的近視樣本和種族被納入研究，相信更多的近視相關(guān)基因以及這些基因?qū)е陆暟l(fā)生的機(jī)制將被發(fā)現(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介:徐常欽,男，34歲，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：近視、眼表疾病。

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