兩個精神分裂癥高發(fā)家系的全基因組外顯子測序研究

薛潮彪，朱 俊，孔凡芝，林 蕓，吳 宇，陳耿誼，陳 璨，洪曉虹

(1.汕頭市中心醫(yī)院;2.汕頭大學(xué)精神衛(wèi)生中心,廣東 汕頭 515041;3.深圳市康寧醫(yī)院，廣東 深圳 518000;4.汕頭市第四人民醫(yī)院,廣東 汕頭 515041)

精神分裂癥是一種常見的病因至今未完全闡明的精神疾病，包含著一組多樣且易變的癥狀群，如聽幻覺，妄想信念，紊亂的思維，情感淡漠，行為怪異，社會退縮，認(rèn)知功能損害等多方面的障礙和精神活動與環(huán)境不相協(xié)調(diào)。精神分裂癥是最常見最嚴(yán)重的精神疾病之一，據(jù)世界衛(wèi)生組織 2001年統(tǒng)計，精神分裂癥約占全球疾病總負(fù)擔(dān)的2.8%[1]，其全球患病率約為1%，并使得人的預(yù)期壽命平均減少10～20年[2]。譜系分析發(fā)現(xiàn)精神分裂癥是一種多基因遺傳性復(fù)雜性疾病，可能由多基因的微效作用以及非遺傳因素共同作用所致，其遺傳率約達80%[3]。利用高發(fā)家系開展的研究將有助于揭示遺傳和環(huán)境因素在該病發(fā)生中的效應(yīng)和遺傳方式。近年來，應(yīng)用全基因組外顯子測序研究(WES)對精神分裂癥的研究逐漸增多，由于它具有高度的靈敏度，能夠發(fā)現(xiàn)在外顯子區(qū)中與精神分裂癥密切相關(guān)的稀有變異體。

1 資料與方法

1.1家系信息①收集符合精神分裂癥高發(fā)家系標(biāo)準(zhǔn)(在家系中一級親屬二代或三代中有兩個或兩個以上確診的精神分裂癥患者)的兩個家系(如圖1、圖2)。②按遺傳研究診斷問卷(DIGS)收集家系成員資料，精神分裂癥患者按照精神障礙定式檢查(DSM-4 軸Ⅰ定式臨床檢查患者版 SCID-I/P，Structured Clinical Interview for DSM-Ⅳ-TR Axis I Disorders-patient Edition，四川大學(xué)華西醫(yī)院心理衛(wèi)生研究所翻譯，北京回龍觀醫(yī)院臨床流行病學(xué)研究室修訂)。③患者符合DSM-4偏執(zhí)型精神分裂癥診斷標(biāo)準(zhǔn)。④簽署知情同意書。

1.2統(tǒng)計學(xué)處理及遺傳軟件分析對所有的調(diào)查問卷進行審核后，由專業(yè)人員進行整理、歸納并錄入計算機后形成數(shù)據(jù)庫，采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析，計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進行描述，采用t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。應(yīng)用遺傳學(xué)軟件Chromas和novosnp 3.0.1進行分析。

圖1 家系1(SCZ1)

圖2 家系2(SCZ2)

2 結(jié) 果

本次研究為第一階段成果，我們采取的策略是在每個家系中選取的一個患者和一個正常家屬(如圖1、圖2中▲)對照進行全基因外顯子測序后，應(yīng)用遺傳學(xué)軟件Chromas和novosnp 3.0.1進行分析。

2.1家系1(SCZ1)陽性突變基因在第一個精神分裂癥高發(fā)家系(SCZ1)中，篩選出18個基因突變位點，PCR擴增后，進行Sanger測序驗證，確定13個陽性突變基因，結(jié)果見表1。

表1 家系1(SCZ1)陽性突變基因分析

注：Ins：插入移碼突變；Del：缺失移碼突變； SNV：單核苷酸變異；Rare:稀有突變。

2.2家系2(SCZ2)陽性突變基因在第二個精神分裂癥高發(fā)家系(SCZ2)中，篩選出14個基因突變位點，PCR擴增后，進行Sanger測序驗證分析，確定14個陽性突變基因，結(jié)果見表2。

表2 家系(SCZ2)陽性突變基因分析

續(xù)表2 家系(SCZ2)陽性突變基因分析

注：Ins：插入移碼突變；Del：缺失移碼突變；Spl：剪切位點突變；SNV：單核苷酸變異；Rare:稀有突變。

2.3兩個家系外顯子測序突變位點總結(jié)見表3。

表3 兩個家系外顯子測序突變位點總結(jié)

注：Ins：插入移碼突變；Del：缺失移碼突變；Spl：剪切位點突變；SNV：單核苷酸變異。

3 討 論

從臨床表型看，這兩個家系的精神分裂癥患者臨床特征相似，起病年齡在青壯年，表現(xiàn)為言語性幻聽、被害妄想，受幻覺和妄想支配下的情感不協(xié)調(diào)和意志行為紊亂等癥狀，診斷為偏執(zhí)型精神分裂癥，兩個家系的精神分裂癥患者臨床表型是一致的。

從譜系分析生物學(xué)背景發(fā)現(xiàn)兩個家系的遺傳方式是不相同的。SCZ1三代中第二代的兩個男性和第三代的一個男性患者，三代中的女性都不患病，其遺傳方式有可能是性染色體隱形遺傳(圖1)；SCZ2三代都有患者，到第三代時有三個男性患者，并且有男性和女性患者，其遺傳方式有可能是常染色體遺傳(圖2)。

常見病-稀有變異體(CDRV)遺傳模式是指不少疾病的基因變異體不是由其祖先遺傳而來，而是在較近時期突變而來，其中大多數(shù)的變異是稀有變異體。在兩個家系的外顯子測序發(fā)現(xiàn)大部分基因突變與之前的相關(guān)研究得出的變異體不同，且在不同的家系攜帶著一個或兩個稀有的高外顯率的變異體，如在SCZ1中共分離基因是GSTP1(表1)，而在SCZ2中是ANKRD33和SLC11A2(表2)，它們是否是各自高發(fā)家系的易感性主基因，需進一步的研究，了解其在各自的家系中精神分裂癥發(fā)病的作用。我們對這兩個家系現(xiàn)階段的研究結(jié)果支持精神分裂癥可能存在著常見病-稀有變異體(CDRV)的遺傳模式的家系[23]。常見病-常見變異體(CDCV)遺傳模式是指共同的基因變異體在遠祖時期就已形成并一直遺傳下來，其外顯率通常較低，通過累積效應(yīng)將大大地增加疾病發(fā)生的危險率，并且稀有的突變體常隱藏在共有的突變體內(nèi)，對疾病的風(fēng)險度產(chǎn)生重要的影響。在兩個家系中我們分別發(fā)現(xiàn)多個精神分裂癥常見變異體，它們存在于家系的成員中，也有與其他疾病相關(guān)，提示它們有可能是易感性基因，也可能是共病基因，如GSTP1可能與精神分裂癥相關(guān)[13]；TRPM5基因變異易導(dǎo)致2型糖尿病的發(fā)生[10]，基因位于11p15.5，也是偏執(zhí)型精神分裂癥的易感區(qū)域；多個研究表明GAD1是精神分裂癥[12]和雙相障礙[24]候選易感基因；SLC11A2可能是阿爾茲海默癥的易感基因[21]。我們這兩個家系的初步研究結(jié)果提示精神分裂癥存在常見病-常見變異體(CDCV)的遺傳模式可能，有必要進行進一步的驗證[23]。精神分裂癥是一種多基因遺傳的復(fù)雜性疾病，有著高異質(zhì)性的特點，我們的結(jié)果提示臨床表現(xiàn)相似的精神分裂癥患者，其分子生物學(xué)背景是不一樣的。

全基因組外顯子測序是一種能高效捕獲外顯子中與精神分裂癥發(fā)病相關(guān)的稀有變異體的新一代技術(shù)，但它是分段基因測序捕捉，可能出現(xiàn)捕捉均勻、偏差、假陽性等現(xiàn)象，總體而言其準(zhǔn)確率較高(表3)。本階段在每個家系中選取的一個患者和一個正常家屬對照進行全基因外顯子測序的策略，尋找基因突變點，這些基因突變點在既往的研究表明與阿爾茲海默病、精神分裂癥、雙相情感障礙、糖尿病等腦功能和代謝性疾病有著密切聯(lián)系，提示精神分裂癥可能有不同的遺傳背景，需要積累更多的家系，借助信息生物學(xué)技術(shù)分析，揭示其遺傳方式。