【佳學(xué)基因檢測】導(dǎo)致注意力缺陷障礙的基因及基因檢測位點(diǎn)

遺傳連鎖研究

遺傳連鎖是精神科疾病與基因序列變化的關(guān)系研究的一個(gè)科學(xué)方法，是第一個(gè)應(yīng)用于多動(dòng)癥的全基因組方法。這種方法搜索基因組，尋找DNA片段在家族中通過疾病傳播的證據(jù)。對連鎖的基因解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，對于哪些染色體區(qū)域與注意力缺陷障礙ADHD相關(guān)存在重大分歧。雖然“提示性”發(fā)現(xiàn)有一些重疊，但沒有發(fā)現(xiàn)具有全基因組意義。為了理解這些結(jié)果，注意力缺陷障礙遺傳連鎖方向基因解碼應(yīng)用了基因組掃描薈萃分析。他們發(fā)現(xiàn)了16號染色體上一個(gè)區(qū)域的全基因組顯著連鎖，該區(qū)域位于64 Mb和83 Mb之間。由于連鎖方法僅檢測具有較大影響的遺傳變異，其他基因座的重要發(fā)現(xiàn)較少，這表明不太可能發(fā)現(xiàn)對多動(dòng)癥有較大影響的常見DNA變異。幾乎所有的多動(dòng)癥連鎖研究都是從遠(yuǎn)交群體中選擇兄弟姐妹對或小家庭。另一種方法是評估多代群體分離中的連鎖。Arcos Burgos等人使用這種策略研究了來自哥倫比亞的16個(gè)多代家庭。在其中一些家族中，他們發(fā)現(xiàn)了支持與染色體4q13.2、5q33.3、8q11.23、11q22和17p11連鎖的證據(jù)。一個(gè)區(qū)域與LPHN3有關(guān)。

候選基因關(guān)聯(lián)研究

早期的多動(dòng)癥分子遺傳學(xué)研究試圖將多動(dòng)癥與其病因相關(guān)的基因聯(lián)系起來。由于治療注意力缺陷多動(dòng)障礙的藥物以多巴胺能或去甲腎上腺素能傳遞為目標(biāo)，許多研究檢測了這些途徑中的“候選基因”。結(jié)果常常相互矛盾。在Gizer等人的薈萃分析中，8個(gè)候選DNA突變序列在多個(gè)研究中顯示出與注意力缺陷障礙ADHD的具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著性的關(guān)聯(lián)。這些變異涉及六個(gè)基因：5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體基因（5HTT）、多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白基因（DAT1）、D4多巴胺受體蛋白基因（DRD4）、D5多巴胺受體蛋白（DRD5）、5-羥色胺1B受體蛋白（HTR1B）和一個(gè)編碼突觸囊泡調(diào)節(jié)蛋白SNAP25的基因。一項(xiàng)涵蓋成人多動(dòng)癥所有遺傳相關(guān)性研究的薈萃分析報(bào)告了成人多動(dòng)障礙與BAIAP2（腦特異性血管生成抑制劑1相關(guān)蛋白2）之間存在顯著相關(guān)性。BAIAP2參與神經(jīng)元增殖、存活、成熟和樹突棘形態(tài)發(fā)生，并可能影響神經(jīng)元生長錐導(dǎo)向。即使在Bonferroni校正后，這些發(fā)現(xiàn)仍具有重要意義。對于兒童和成人的薈萃分析，以優(yōu)勢比衡量的每個(gè)關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度都很小，小于1.5。這為注意力缺陷多動(dòng)障礙的基因檢測提供了最初的基因列表。

許多研究檢測了多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（SLC6A3），特別是位于該基因3′-非翻譯區(qū)的40堿基對范圍內(nèi)的可變串聯(lián)重復(fù)數(shù)調(diào)節(jié)多態(tài)性。該變異產(chǎn)生兩個(gè)具有9和10個(gè)重復(fù)的常見等位基因（9R和10R）。在人類中，這種多態(tài)性的10R等位基因與青年人的注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD相關(guān)，而9R等位遺傳基因與成人的注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD有關(guān)。薈萃分析表明，9R等位基因與正電子發(fā)射斷層掃描測量的成人DAT活性增加相關(guān)。

全基因組關(guān)聯(lián)研究基因檢測發(fā)現(xiàn)重要常見變異

全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）對整個(gè)基因組的SNP位點(diǎn)進(jìn)行分析，以檢測具有非常小病因?qū)W影響的常見DNA基因突變序列。“普通”是指在人群的中的出現(xiàn)頻率1%。為此，GWAS分析了數(shù)十萬甚至數(shù)百萬個(gè)單核苷酸多態(tài)性（SNP）。這樣做為了獲得統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，需要付出特定的成本：為了得出有全基因組的統(tǒng)計(jì)意義，觀察到的關(guān)聯(lián)必須具有小于0.00000005的p值。這個(gè)嚴(yán)格的p值需要非常大的樣本。

注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD的初始GWA未發(fā)現(xiàn)任何具有全基因組意義的DNA基因突變序列，即使將這些樣本中的大多數(shù)組合在薈萃分析中，樣本量為2064個(gè)三人組（雙親和一名注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD兒童）、896名注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD患者和2455名對照組。該研究確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一組先前由國際多位點(diǎn)多動(dòng)癥遺傳學(xué)（圖像）項(xiàng)目成員提出的候選基因的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對來自這些初始GWAS研究的頂級發(fā)現(xiàn)的“分子景觀”以及其他數(shù)據(jù)的檢查得出結(jié)論，調(diào)節(jié)定向神經(jīng)突起生長的基因與注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD的病因?qū)W密切相關(guān)。GWAS數(shù)據(jù)的通路和基因集分析表明，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放、軸突生長和軸突引導(dǎo)的通路是注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD病因?qū)W的基因因素。

多動(dòng)癥的基因解碼研究者聯(lián)盟完成了12項(xiàng)GWAS研究的薈萃分析，包括20183名多動(dòng)癥患者和35191名對照。12個(gè)位點(diǎn)具有全基因組意義。在研究之間，沒有一個(gè)全基因組重要SNP顯示出顯著的異質(zhì)性。在涉及的基因中，F(xiàn)OXP2尤其引人注目，因?yàn)橹暗难芯勘砻鱂OXP2與成人注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD以及言語和語言障礙有關(guān)。FOXP2基因敲除小鼠研究發(fā)現(xiàn)，該基因調(diào)節(jié)注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD相關(guān)腦區(qū)的多巴胺。

具全基因組顯著性的位點(diǎn)的其他基因具有相關(guān)的生物學(xué)作用。DUSP6通過影響突觸中的多巴胺水平來調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)穩(wěn)態(tài)。SEMA6D在大腦中表達(dá)。它在胚胎發(fā)育期間調(diào)節(jié)神經(jīng)元接線。ST3GAL3含有與智力障礙ID相關(guān)的錯(cuò)義突變。LINC00461在大腦中表達(dá)，包括與教育程度相關(guān)的基因突變序列。另一個(gè)與該位點(diǎn)相關(guān)的基因是MEF2C，它與智力殘疾ID和一些精神疾病有關(guān)。

注意力缺陷多動(dòng)障礙基因解碼研究聯(lián)盟進(jìn)行了若干基因集分析，包括三組由FOXP2調(diào)控的基因：（1）野生型與對照FOXP2基因敲除小鼠大腦中富集的基因；（2）在野生型與FOXP2敲除小鼠大腦中顯示差異表達(dá)的基因；（3）來自人胎兒大腦樣本的基底節(jié)或下額葉皮質(zhì)中富集的基因。這些都與多動(dòng)癥無關(guān)。此外，先前由多動(dòng)癥專家小組提出的一組多動(dòng)癥候選基因也不顯著。其中，只有SLC9A9與注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD的有較弱的相關(guān)性。沒有基因本體基因集達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但一組對功能喪失表現(xiàn)出高度不耐受的基因確實(shí)與ADHD相關(guān)。

注意力缺陷多動(dòng)障礙ADHD作為多基因病的基因檢測位點(diǎn)

GWAS分析還表明，多動(dòng)癥的遺傳力很大程度上是由于許多常見變異的多基因效應(yīng)，每個(gè)變異的影響都很小。SNP遺傳力為0.22，約為雙生子研究計(jì)算出的注意力缺陷障礙ADHD遺傳力的三分之一。注意力缺陷障礙ADHD的多基因結(jié)構(gòu)通過估計(jì)樣本子集中的多基因風(fēng)險(xiǎn)得分并顯示其在驗(yàn)證子集中以劑量依賴性方式預(yù)測注意力缺陷障礙ADHD得到證實(shí)。正如其他精神疾病所見，由這些風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)解釋的差異很低（5.5%）。

注意力缺陷障礙ADHD多基因背景有效性的進(jìn)一步證據(jù)來自分析，分析表明，相關(guān)SNP豐富了涉及基因組保守區(qū)（已知具有生物學(xué)意義）的注釋和中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的調(diào)節(jié)元件。多動(dòng)癥多基因易感性的發(fā)現(xiàn)并未顯示哪些DNA變異構(gòu)成易感性。然而，它確實(shí)支持這樣一種觀點(diǎn)，即在更大的樣本中會(huì)發(fā)現(xiàn)更多全基因組的重要變異。

從臨床樣本得出的注意力缺陷障礙ADHD的多基因易感性預(yù)測了人群樣本中的自閉癥ASD特征，這證實(shí)了雙胞胎研究數(shù)據(jù)和基因集分析，顯示注意力缺陷障礙ADHD和自閉癥ASD之間的基因重疊。注意力缺陷障礙ADHD病例對照臨床樣本的多基因責(zé)任評分也預(yù)測了普通人群的注意力不集中和多動(dòng)癥?；蚪獯a所提出的多基因評分算法發(fā)現(xiàn)多動(dòng)癥多基因風(fēng)險(xiǎn)評分顯著預(yù)測了學(xué)齡前兒童和學(xué)齡兒童的父母和教師注意力評級。同樣，在一項(xiàng)病例對照研究中表明，人群樣本中多動(dòng)癥特征的多基因易感性預(yù)測了多動(dòng)癥的臨床診斷。這些結(jié)果證實(shí)了雙胞胎研究得出的結(jié)論，即臨床定義的多動(dòng)癥是一種在人群中持續(xù)變化的極端特征。

其他多基因評分研究證實(shí)了家族和雙生子研究先前預(yù)測的交叉疾病遺傳關(guān)聯(lián)。我們早就知道多動(dòng)癥與品行障礙同時(shí)發(fā)生。家族和雙生子研究都暗示了這種關(guān)聯(lián)中的共享基因[38103-105]。與之前的研究一致，Hamshere等人[106]報(bào)告了有共同行為問題的兒童患多動(dòng)癥的高多基因風(fēng)險(xiǎn)。在一項(xiàng)大規(guī)模人群研究中，Larsson等人[107]報(bào)告，多動(dòng)癥患者的親屬患精神分裂癥和雙相情感障礙的風(fēng)險(xiǎn)增加。與該報(bào)告一致，從精神分裂癥的大量GWA中得出的多基因風(fēng)險(xiǎn)評分顯著區(qū)分了ADHD患者與對照組[108]。對于成人精神分裂癥和成人雙相情感障礙的危險(xiǎn)等位基因，這種區(qū)分是最強(qiáng)的，這證實(shí)了先前的家庭和雙胞胎數(shù)據(jù)，表明ADHD和雙相情感疾病之間存在遺傳聯(lián)系[109]。此外，ADHD和雙相情感障礙的聯(lián)合GWA報(bào)告了ADHD和雙極情感障礙的多基因評分之間的顯著相關(guān)性，并確定了兩種情感障礙的全基因組顯著位點(diǎn)[110]。類似地，先前關(guān)于多動(dòng)癥和抑郁癥家族性共傳播的報(bào)告[54]已經(jīng)通過顯示兩種疾病之間的共享SNP遺傳力得到了擴(kuò)展[98]。Hart等人[111]使用一種新的藥物挑戰(zhàn)范式，發(fā)現(xiàn)精神分裂癥和注意力缺陷多動(dòng)障礙的多基因評分與安非他明的欣快反應(yīng)相關(guān)，這表明這些疾病之間的遺傳關(guān)聯(lián)可能是由于調(diào)節(jié)安非他敏欣快反應(yīng)的神經(jīng)系統(tǒng)中的變異。

利用許多研究的GWAS結(jié)果，可以計(jì)算出表明兩種疾病或性狀的多基因結(jié)構(gòu)重疊程度的遺傳相關(guān)性。當(dāng)Demontis等人[94]將多動(dòng)癥的多基因風(fēng)險(xiǎn)與220種疾病和特征相關(guān)聯(lián)時(shí)，出現(xiàn)了許多高度顯著的相關(guān)性。圖3顯示了其中一些最顯著的相關(guān)性（每個(gè)相關(guān)性都通過了Bonferroni顯著性閾值）。其中一些基因相關(guān)性符合先前的預(yù)期（例如，神經(jīng)質(zhì)、抑郁和交叉障礙GWAS）。其他與多動(dòng)癥的臨床流行病學(xué)一致（如肥胖、智商、吸煙和學(xué)業(yè)成績）。在某些情況下，這些顯著的相關(guān)性為理解共病提供了新的方向。例如，一些人解釋了多動(dòng)癥和肥胖之間的共病性，這已通過薈萃分析[112]得到證實(shí)，是由多動(dòng)癥相關(guān)的沖動(dòng)性引起的。遺傳相關(guān)數(shù)據(jù)表明，共有的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素和潛在的共有的病理生理學(xué)解釋了這種共病。

致病基因鑒定基因解碼尋找稀有基因變異

最初，關(guān)于罕見DNA變異（＜1%的人群）的信息來自與多動(dòng)癥相關(guān)的多種醫(yī)學(xué)和精神病問題的綜合征染色體異常報(bào)告。例如velo心面部綜合征、脆性X綜合征、Turner綜合征、結(jié)節(jié)性硬化癥、神經(jīng)纖維瘤病、Klinefelter綜合征和Williams綜合征。在單個(gè)家族中，3號染色體的中心粒周圍倒位與多動(dòng)癥癥狀共分離與SLC9A9有關(guān)。該基因的突變用以制備多動(dòng)癥動(dòng)物模型，并與自閉癥和多動(dòng)癥相關(guān)。

GWAS研究中使用的常見變異基因分型陣列可以檢測大拷貝數(shù)變異（CNV）。由于CNV經(jīng)常刪除或復(fù)制跨越部分基因甚至整個(gè)基因的大基因組片段，因此它們通常對基因功能有明確的影響。多動(dòng)癥CNV研究評估了多動(dòng)癥青少年和對照組是否存在大（>500 kb），罕見的CNV。除一項(xiàng)研究外，每項(xiàng)研究都發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢比大于1，這表明ADHD患者與對照組相比，大而罕見的CNV的負(fù)擔(dān)更大。差異研究使用了不同的負(fù)擔(dān)定義。只有三項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，對于大型CNV，多動(dòng)癥患者的負(fù)擔(dān)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義）。正如他們的綜述所示，ADHD樣本中的缺失和重復(fù)同樣過多，盡管只有重復(fù)出現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用CNV基因解碼分析人還發(fā)現(xiàn)以前與精神分裂癥有關(guān)的重復(fù)（但不是缺失）豐富，在較小程度上與自閉癥有關(guān)。這些CNV研究涉及的主要生物途徑是：呼吸電子轉(zhuǎn)運(yùn)、有機(jī)氮化合物分解代謝過程、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性、碳水化合物衍生物分解代謝過程，配體門控離子通道活性、甲基轉(zhuǎn)移酶活性、跨膜運(yùn)輸和離子門控通道活性。

一項(xiàng)對489名注意力缺陷障礙ADHD患者和1285名對照者的研究發(fā)現(xiàn)，帕金森蛋白二基因（PARK2）中存在罕見的CNV。在對全基因組測試進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)校正后，結(jié)果是顯著的。PARK2調(diào)節(jié)細(xì)胞的泛素-蛋白酶體系統(tǒng)，幫助處理受損、畸形和過量的蛋白質(zhì)。參與該途徑的另外兩個(gè)基因（FBXO33和RNF122）也參與了其他研究。一項(xiàng)關(guān)于成人多動(dòng)癥的研究沒有發(fā)現(xiàn)大片段CNV對ADHD有顯著影響，但確實(shí)發(fā)現(xiàn)小CNV對ADHD有顯著影響。

CNV研究涉及到幾種生物途徑?；蚪獯a發(fā)現(xiàn)注意力缺陷障礙ADHD患者的α-7煙堿乙酰膽堿受體基因（CHRNA7）存在重復(fù)，并表明該發(fā)現(xiàn)在來自英國、美國和加拿大的四個(gè)獨(dú)立隊(duì)列中重復(fù)。在意大利樣本中報(bào)告了另一種重復(fù)。煙堿系統(tǒng)的含義特別有趣，因?yàn)闊焿A神經(jīng)元調(diào)節(jié)多巴胺能神經(jīng)元，注意力缺陷多動(dòng)障礙患者吸煙率高，服用尼古丁可減少注意力缺陷多動(dòng)癥癥狀。在99名患有嚴(yán)重ADHD的兒童和青少年的樣本中。基因解碼研究人員發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)CNV，包括一個(gè)在染色體7p15.2-15.3上長達(dá)3MB的復(fù)制，攜帶神經(jīng)肽Y（NPY）。對其他家庭成員的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種重復(fù)與NPY血漿濃度增加和功能磁成像評估的大腦異常有關(guān)。

基因解碼還報(bào)告了注意力缺陷障礙ADHD CNV的生物途徑研究，數(shù)據(jù)來自五項(xiàng)研究。這些CNV數(shù)據(jù)豐富了先前與精神分裂癥、脆性X智力殘疾以及（在較小程度上）自閉癥相關(guān)的基因。多動(dòng)癥CNV發(fā)現(xiàn)顯著豐富了幾種生物途徑，最顯著的是離子通道途徑，它與多動(dòng)癥、自閉癥、精神分裂癥、雙相情感障礙和抑郁癥的交叉障礙分析有關(guān)。CNV分析還指出了調(diào)節(jié)免疫功能和氧化應(yīng)激的途徑。這些途徑以前曾通過非遺傳研究與注意力缺陷障礙ADHD有關(guān)。

基因解碼的解析研究表明，影響代謝型谷氨酸受體基因的CNV在多組患者中顯著富集。支持證據(jù)來自Akutagava Martins等人，他們報(bào)告了谷氨酸能基因中的CNV與注意力缺陷障礙ADHD的認(rèn)知和臨床損傷相關(guān)。在藥物基因組學(xué)GWAS中，谷氨酸受體基因GRM7中的SNP是最重要的發(fā)現(xiàn)之一。在注意力缺陷障礙ADHD的大鼠模型中觀察到谷氨酸能缺陷，人類的磁共振波譜顯示注意力缺陷障礙ADHD患者中谷氨酸和谷氨酸/谷氨酰胺濃度的失調(diào)。

ADHD的外顯子組測序研究報(bào)告了123名持續(xù)性注意力缺陷障礙ADHD成人和82名健康對照的結(jié)果。在一組注意力缺陷障礙ADHD候選基因中，出現(xiàn)罕見錯(cuò)義或破壞性變異的病例明顯多于對照組。在一項(xiàng)對無注意力缺陷障礙ADHD家族史的ADHD患者的外顯子組測序研究中，采用致病基因鑒定基因解碼報(bào)告了腦表達(dá)基因中的六個(gè)新發(fā)錯(cuò)義SNV：TBC1D9、DAGLA、QARS、CSMD2、TRPM2和WDR83。他們還對與智力障礙ID和自閉癥ASD相關(guān)的26個(gè)基因進(jìn)行了測序，但只發(fā)現(xiàn)了一個(gè)潛在的有害變體。在一項(xiàng)外顯子組芯片研究中，基因解碼研究人員分析了1846例病例和7519例對照樣本，以尋找罕見的遺傳變異。他們檢測到四個(gè)研究范圍內(nèi)的重要基因座，涉及到產(chǎn)前發(fā)育階段大腦中已知表達(dá)的四個(gè)基因：NT5DC1、SEC23IP、PSD和ZCCHC4。Hawi等人通過對152名多動(dòng)癥青年和188名對照組的117個(gè)基因進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)了BDNF基因中新的罕見變異。