高通量測序復(fù)雜疾病研究思路2015年2月復(fù)雜疾?。菏窃诒姸嘁蛩毓餐饔孟掳l(fā)生的，如多個(gè)基因、一個(gè)基因的多個(gè)突變、環(huán)境作用以及未知的隨機(jī)因素，遺傳模式復(fù)雜?？梢哉J(rèn)為對于復(fù)雜疾病來說，每個(gè)基因影響有限，單獨(dú)不足以致病，而且可能對于疾病既非充分也非必要。復(fù)雜疾病在普通人群中發(fā)病率較高（一般不少于1%），所以也叫“常見疾病”，如精神分裂癥、雙相情感障礙、糖尿病、癌癥等。復(fù)雜疾病心腦血管疾病（高血壓、冠心病、卒中）神經(jīng)系統(tǒng)疾病（自閉癥、帕金森、阿爾茲海默癥）代謝類疾病（糖尿病、甲亢）呼吸系統(tǒng)疾?。璺危┳陨砻庖卟。t斑狼瘡、類風(fēng)濕）……涉及疾病種類致病因素遺傳因素基因變異表觀遺傳環(huán)境因素生物性因素理化性因素營養(yǎng)性因素精神性因素……研究方向遺傳易感性發(fā)生發(fā)展機(jī)制分子標(biāo)志物疾病治療遺傳易感性遺傳易感性SNPA不患病SNPA患病SNPB不患病SNPB患病統(tǒng)計(jì)分析評價(jià)該SNP與該病是否有關(guān)聯(lián)及關(guān)聯(lián)程度GWAS患病人群正常人群遺傳易感性研究常見變異假說Commondisease--Commonvariants:常見疾病主要是由常見基因的常見變異累積引起的。利用基因芯片進(jìn)行GWAS研究問題：有效性：難以檢測到罕見變異（探針設(shè)計(jì)及低頻問題）可靠性：GWAS

主要依賴統(tǒng)計(jì)分析，因此可能會出現(xiàn)比較多的假陽性和假陰性結(jié)果，大量功能實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證才是根本解決辦法重復(fù)性：不同的群體、不同的研究一致性差精確性：GWAS

可以確定與性狀或疾病相關(guān)的位點(diǎn)而非直接確定基因本身

高通量測序優(yōu)勢全基因組測序：對基因組最全面的分析外顯子組：有效信息率高，利于分析和驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組：基因變異和表達(dá)量兩個(gè)維度的分析

Whole-ExomeSequencingIdentifiesRareandLow-FrequencyCodingVariantsAssociatedwithLDLCholesterolLeslieA.Lange,YounaHu,HeZhang,etal.February,2014案例1對2005個(gè)美國人（其中554個(gè)為低密度脂蛋白-膽固醇LDL-C水平最高307個(gè)和最低247個(gè)的2%內(nèi)的極端個(gè)體）進(jìn)行了外顯子組測序。Illumina測序平臺雙端76bp測序，平均測序深度為127X。材料與方法發(fā)現(xiàn)了LDL-C水平與PNPLA5基因中的罕見低頻突變有關(guān)證實(shí)了以往研究中通過傳統(tǒng)GWAS方法發(fā)現(xiàn)的PCSK9、LDLR及APOB三個(gè)基因與LDL-C水平的關(guān)系，而且在這三個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)了更多的相關(guān)位點(diǎn)。相關(guān)基因變異文章通過關(guān)聯(lián)分析找出了LDL-C相關(guān)的PNPLA5、PCSK9、LDLR及APOB基因上的變異，也側(cè)面說明了利用外顯子組測序進(jìn)行GWAS分析比傳統(tǒng)研究更高效更全面，發(fā)現(xiàn)更多編碼區(qū)的相關(guān)位點(diǎn)。PNPLA5變異與LDL-CGenome-wideassociationstudyimplicatesNDST3inschizophreniaandbipolardisorder案例2文章利用904個(gè)患有精神分裂癥和1640個(gè)正常的德系猶太人，

進(jìn)行GWAS分析。針對最相關(guān)的SNP，在已有研究的數(shù)據(jù)(5,415schizo-phreniacases,4,785bipolarcasesand12,991controls)中進(jìn)行篩選。針對此SNP，利用轉(zhuǎn)錄組測序手段分析其相關(guān)的關(guān)鍵基因。Nov，2013Manhattanplot4q26：該區(qū)段包含16個(gè)強(qiáng)相關(guān)SNPs，其中rs11098403相關(guān)性最高Rs11098403：

Pgwas=6.55*10-9，oddsratio(OR)forminor(G)allele=1.41Replicationandmeta-analysis利用39個(gè)精神分裂癥病人，36個(gè)躁郁癥患者及44個(gè)正常對照的小腦組織進(jìn)行eQTL研究發(fā)現(xiàn)，rs11098403與NDST3的表達(dá)量明顯相關(guān)，而NDST3編碼一個(gè)硫酸乙酰肝素代謝過程中的關(guān)鍵酶。Rs11098403與NDST3表達(dá)對31個(gè)人,20個(gè)恒河猴和16個(gè)大鼠海馬組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)所有人的rs11098403附近會產(chǎn)生一個(gè)新轉(zhuǎn)錄本，這個(gè)轉(zhuǎn)錄本與NDST3的一個(gè)內(nèi)含子保留的剪接變體有高度同源性?？赡艿臋C(jī)制發(fā)生發(fā)展機(jī)制RarecodingvariantsinthephospholipaseD3geneconferriskforAlzheimer’sdisease為了分析遲發(fā)性阿爾茲海默癥（LOAD）的相關(guān)基因，作者對14個(gè)LOAD家族（每個(gè)家族至少4個(gè)患者）進(jìn)行了研究，每個(gè)家族中選取2個(gè)患者和1個(gè)未受影響的對照進(jìn)行外顯子組測序。測序采用IlluminaHiSeq2000平臺雙端測序，平均每個(gè)患者獲得160M的reads數(shù)。Jan，2014案例1兩個(gè)不相干的家族中共同出現(xiàn)了PLD3基因上的Val232Met變異，在大量數(shù)據(jù)庫共4,998阿爾茲海默癥患者及6,356對照中進(jìn)行的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)阿爾茲海默癥患者中存在多種形式的PLD3基因變異，這些變異增高阿爾茲海默癥的患病風(fēng)險(xiǎn)。PLD3基因變異PLD3蛋白通常在腦組織中高表達(dá)，尤其是海馬和大腦皮層，而在阿爾茲海默癥患者的神經(jīng)元細(xì)胞中表達(dá)量則明顯降低。將PLD3過表達(dá)于小鼠成神經(jīng)細(xì)胞瘤N2A細(xì)胞系中，細(xì)胞間淀粉樣蛋白-B前體蛋白APP明顯降低，而利用shRNA敲低PLD3則使APP表達(dá)升高，說明PLD3基因參與APP的表達(dá)過程，而APP的過表達(dá)正是阿爾茲海默癥發(fā)病的重要原因。PLD3表達(dá)降低Jun，2014mRNA-seqrevealsnovelmolecularmechanismsandarobustfingerprintinGraves’disease.JClinEndocrinolMetab.Graves‘

disease又叫彌漫性毒性甲狀腺腫，是一種自身免疫病，是甲狀腺功能亢進(jìn)的主要原因。文章對9例Graves‘

disease患者及12例正常的甲狀腺組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序，測序采用Illumina’sHiSeq2000平臺單端100nt測序。案例2正常對照樣本中參與免疫過程的基因占10.1%，而在患病樣本中則增長至18.3%，表明Graves‘

disease導(dǎo)致免疫應(yīng)答增強(qiáng)；應(yīng)激反應(yīng)基因由6.8%增長至14.7%，代謝過程基因由47.3%降低至34.0%，推測是免疫應(yīng)答增強(qiáng)的下游反應(yīng)。差異基因注釋Graves‘

disease中最明顯上調(diào)的基因有15個(gè)，包括6個(gè)HLA基因，4個(gè)細(xì)胞因子和趨化因子相關(guān)基因，4個(gè)生長合成相關(guān)基因及1個(gè)未知功能基因。差異表達(dá)基因最為相關(guān)的通路為免疫應(yīng)答，另外病原體感染、甲狀腺生長、應(yīng)激反應(yīng)和第二信使信號通路的上調(diào)也較為明顯，而這些高表達(dá)基因的互做網(wǎng)絡(luò)顯示，NFkB復(fù)合物可能是這些通路相互作用中的關(guān)鍵分子。差異基因互做網(wǎng)絡(luò)案例3取pilocarpine誘導(dǎo)癲癇12周后的大鼠海馬組織(PIlO,n=4)及正常對照(CTrl,n=5).DeepsequencingrevealsincreasedDNAmethylationinchronicratepilepsyNov,2013差異甲基化分析差異甲基化分析差異表達(dá)基因關(guān)鍵基因分子標(biāo)志物分子標(biāo)志物案例1ComparativeMicroRNAExpressionProfilesofCynomolgusMonkeys,Rat,andHumanRevealthatmiR-182IsInvolvedinT2DPathogenicProcesses將食蟹獼猴分為兩組，一組正常飲食，一組高脂飲食(HFD)誘導(dǎo)糖尿病發(fā)生；根據(jù)飲食和最后是否發(fā)生T2D，將樣本分為四組：intact、intact-T2D、HFD、HFD-T2D，每組取3只進(jìn)行miRNA測序，尋找與T2D相關(guān)的miRNA。Nov，2014T2D組和對照組間的差異miRNA在3個(gè)尺度進(jìn)行比較

：所有樣本、intact組樣本、HFD組樣本，共發(fā)現(xiàn)24個(gè)差異表達(dá)的miRNAs，其中13個(gè)都是曾在大小鼠中發(fā)現(xiàn)的T2D相關(guān)miRNAs。差異miRNAsIntact組VSHFD組HFD相關(guān)差異miRNAs關(guān)鍵miRNA：miR-182案例2Identificationofalongnon-codingRNAasanovelbiomarkerandpotentialtherapeutictargetformetastaticprostatecancer從同一病人身上穿刺的不同克隆LTL-313BandLTL-313H，進(jìn)行小鼠成瘤實(shí)驗(yàn)，LTL-313B在4個(gè)月內(nèi)均在局部生長，未表現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，而LTL-313H則在侵襲至腎臟，并在3個(gè)月內(nèi)發(fā)生肺部轉(zhuǎn)移。差異lncRNAsPCAT18特異性其他腫瘤雄激素與PCAT18功能驗(yàn)證疾病治療案例Berberineamelioratesnonalcoholicfattyliverd