全外显子测序揭示低频和罕见变异对土耳其家族多发性硬化易感性的贡献：开拓精准诊疗新视野

《Scientific Reports》：Exome sequencing reveals low-frequency and rare variant contributions to multiple sclerosis susceptibility in Turkish families

为探究低频和罕见遗传变异对多发性硬化（MS）易感性的影响，研究人员对 59 个土耳其多发性 MS 家族的 215 人进行全外显子测序。结果发现细胞外基质（ECM）相关通路及特定基因与 MS 发病有关，为 MS 研究提供新方向。

　　多发性硬化（Multiple Sclerosis，MS）是一种令人困扰的中枢神经系统疾病，它就像隐藏在身体里的 “捣乱分子”，以慢性炎症、脱髓鞘和进行性神经退变为特征，严重影响患者的生活质量。尽管多年来科学家们不断探索，但 MS 的确切病因依旧扑朔迷离，遗传和环境因素都被认为与疾病的易感性和进展相关。以往研究虽发现许多与 MS 易感性相关的基因位点，像国际多发性硬化遗传联盟（IMSGC）通过全基因组关联研究（GWAS）揭示了超 232 个遗传位点，其中常见的人类白细胞抗原（HLA）变异对疾病遗传度贡献约 20 - 30% ，HLA - DRB1*15:01 等位基因更是重要的遗传风险因素，携带者患 MS 的可能性是非携带者的三倍多。然而，这些已知变异只能解释部分疾病遗传度，还有大量遗传因素未被揭示，低频和罕见变异可能就是其中关键，但传统检测方法却难以发现它们。在此背景下，为了深入挖掘这些隐藏的遗传因素，来自土耳其多所大学的研究人员组成团队，开展了一项针对 MS 的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 MS 的研究开辟了新道路。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：首先，通过土耳其家族性 MS 联盟招募 59 个多发性 MS 家族的 215 人（138 名 MS 患者和 77 名非 MS 亲属）作为样本队列；然后，从外周血中提取基因组 DNA，利用不同试剂盒对不同个体进行全外显子测序（WES）；接着，进行 HLA 分型，通过多种软件和工具进行变异检测、注释、过滤，分析家族相关性、性别差异，还运用负担测试和多种分析方法探索基因与疾病的关联。

研究结果如下：

1. 人口统计学和临床特征：对 138 名 MS 患者和 77 名非患病家庭成员的人口统计学和临床特征分析发现，女性患 MS 的几率更高（OR = 1.68，95% CI:[1.01, 2.8]，p = 4.4e - 02）。患者平均年龄 40.5 岁，非患病成员平均年龄 47.3 岁。MS 亚型中，复发缓解型 MS（RRMS）患者最多（81 例），其次是继发进展型 MS（SPMS，17 例），患者的扩展残疾状态量表（EDSS）评分平均为 2.3 ，疾病严重程度差异较大。
2. 外显子测序、质量控制和变异过滤：对样本进行外显子测序（外显子区域平均覆盖度 40×）、质量控制和变异检测，得到 589,587 个变异，其中约 40% 为罕见变异（MAF ≤0.01） 。经过一系列严格过滤，最终得到 38,851 个变异，涉及 14,036 个基因。
3. HLA 变异的分离模式及其对 MS 遗传度的贡献：在个体中鉴定出 29 种不同的 HLA 类型，对 HLA 单倍型进行分型和分离模式研究。发现 HLA - DRB1*15:01 在一个家族中完全分离，在五个家族中不完全分离。通过传递不平衡检验（TDT）和混合效应逻辑回归分析，表明该等位基因与 MS 存在关联，但由于样本量较小，结果需谨慎看待。
4. 低频和罕见变异的负担分析：评估低频和罕见变异（LFRVs）对相关基因的总体负担，将亲属关系矩阵和性别作为协变量纳入混合线性模型，发现性别对负担分析影响较小。经 p 值校正后，虽无基因达到统计学显著性，但有三个文献中的基因和八个本研究分离筛选出的基因，在 “有害” 变异集中显示出病例和对照之间不同的 LFRV 变异负担。
5. 在多个家族中表现出完全分离的变异的鉴定：根据常染色体显性遗传模型对变异进行筛选，发现 DST、FBN3 和 AHNAK 等基因的变异在多个家族中完全分离。
6. 基于基因的分离和通路富集分析：将分离的变异汇总到基因水平进行分析，检测到 584 个基因的变异与 MS 不完全分离。通路富集分析显示，不完全分离基因与 ECM 组织、胶原形成等通路显著相关，完全分离基因与细胞 - 细胞通讯、细胞连接组织等过程有关。

研究结论和讨论部分指出，该研究是目前最大的基于家族的 MS 研究之一，虽样本量有限，但通过多方面综合分析，揭示了 ECM 相关通路和基因在 MS 发病机制中的重要性，如 LAMA5、LAMB1 等基因编码的层粘连蛋白对血脑屏障完整性至关重要；还发现了 DST、PLEC 等与半桥粒组装相关的基因与 MS 显著相关，为进一步研究 MS 发病机制提供了有前景的候选基因。此外，CD109 和 ITPR1 基因中完全分离的变异也值得深入研究。不过，研究存在样本量小和缺乏独立复制队列等局限性。总体而言，该研究为 MS 的遗传研究提供了新见解，有助于推动未来对 MS 发病风险因素的探索，为 MS 的诊断、治疗和预防带来新的希望。