新一代測序技術(shù)揭示一種I型糖尿病與腸道病毒感染相關(guān)的遺傳變異

 

2009年《Science》雜志在線公布的一項研究發(fā)現(xiàn)，某種疾病相關(guān)基因的一組罕見突變可以降低罹患I型糖尿�。═1D）的風(fēng)險。這項研究由劍橋大學(xué)Wellcome Trust/JDRF糖尿病與炎癥實驗室的Nejentsev等人完成。他們利用羅氏旗下454生命科學(xué)公司的Genome Sequencer FLX系統(tǒng)對10個候選基因進(jìn)行了深度的重測序，這些基因還包括之前通過對I型糖尿�。═1D）的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）所識別的基因。I型糖尿病是一種常見的自身免疫紊亂疾病，會導(dǎo)致生成胰島素的胰臟細(xì)胞損傷。這項研究提出了I型糖尿病遺傳機(jī)制新見解，也是首次直接從之前進(jìn)行的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)許多保護(hù)性T1D等位基因。這一發(fā)現(xiàn)和先進(jìn)的科學(xué)方法為未來發(fā)展出更好的檢測、治療和預(yù)防I型糖尿�。═1D）以及其它遺傳疾病的方法提供了參考。

 

I型糖尿病是一種高度復(fù)雜、多因素影響的疾病，也就意味著超過一種以上的遺傳因素結(jié)合環(huán)境條件，共同參與疾病成因。至今為止，全基因組關(guān)聯(lián)研究識別出了15個與I型糖尿病有關(guān)的基因位點。雖然全基因組關(guān)聯(lián)研究廣泛用于常見人類疾病的相關(guān)基因組區(qū)域作圖，但是這種方法并不能識別出臨床應(yīng)用所必需的明確的致病基因和序列差異，因此為了進(jìn)一步檢驗這些T1D位點，這項研究的研究人員挑選了10個基因，對來自英國的480個I型糖尿病病患和480個健康對照個體中的DNA進(jìn)行了超深測序（ultra-deep sequencing）。結(jié)果他們從中發(fā)現(xiàn)了179個罕見的單核苷酸多態(tài)性SNPs。進(jìn)一步研究通過對超過30000個I型糖尿病病人，對照和家族成員的DNA等位基因頻率進(jìn)行比較，從而檢測這些SNP與疾病的相關(guān)性。研究人員最終確定了IFIH1基因上4個從統(tǒng)計學(xué)角度上與疾病明確相關(guān)的罕見SNPs。令人驚訝的是研究結(jié)果表明，這些罕見的突變能很有效的降低I型糖尿病風(fēng)險，這也就是說IFIH1多態(tài)性相關(guān)的罕見等位基因能降低I型糖尿病風(fēng)險，而多數(shù)人攜帶的IFIH1等位基因則屬于I型糖尿病的易感基因。

 

文章通訊作者John Todd博士解釋道，“這些新研究結(jié)果說明IFIH1-MDA5基因作為成因促進(jìn)了I型糖尿病的發(fā)生，同時也指出了一種從目前大量的潛在候選基因中識別出更多I型糖尿病特異基因的方法”，“雖然這些結(jié)果只是管中窺豹，但是這項研究是一項重要的發(fā)現(xiàn)�！�

 

有趣的是研究人員發(fā)現(xiàn)罕見突變的這種保護(hù)性作用對于研究IFIH1蛋白的生物學(xué)功能也有意義。這種蛋白，即MDA5，能識別細(xì)小病毒（Picornaviruses）中的RNA，介導(dǎo)機(jī)體免疫活化。相對于一般群體，新診斷I型糖尿病患者和糖尿病前期患者比普通人更易感染腸道病毒，比如柯薩奇病毒（coxsackie）、脊髓灰質(zhì)炎病毒（polioviruses）和�？刹《荆‥choviruses），以及所有細(xì)小病毒家族成員。雖然IFIH1基因?qū)τ诩膊�狀態(tài)的影響機(jī)制仍然需要深入研究，但是研究人員推測這些突變能影響轉(zhuǎn)錄剪接（transcript splicing），截斷基因表達(dá)產(chǎn)物。這說明，這些據(jù)推測會降低IFIH1蛋白功能的突變可降低罹患I型糖尿病的風(fēng)險，而正�；�因的功能則與疾病正相關(guān)。文章第一作者Sergey Nejentsev博士表示，“發(fā)現(xiàn)這幾種生物學(xué)功能明確的罕見疾病突變的意義重大。研究不僅證實了IFIH1與I型糖尿病有關(guān)，而且為我們提供了解其機(jī)制的線索”

 

采用454深度測序擴(kuò)增子可高靈敏檢測罕見突變，頻率低至1％的等位基因群也可以檢出，這種方法已經(jīng)被應(yīng)用于針對各種不同復(fù)雜疾病的類似的研究中。454生命科學(xué)公司技術(shù)總監(jiān)，Michael Egholm表示，“我們很高興看到454測序技術(shù)用于這種轉(zhuǎn)化型研究（translational research）”，“在這項研究中運用的這種方法鑒別出了真正成因性的突變和保護(hù)性的突變，而使保護(hù)性的突變有望成為未來檢測、治療和預(yù)防I型糖尿病以及其它疾病的潛在靶標(biāo)，這將GWAS獲得信息能力推向了一個新水平�！�