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《Cell | 大规模研究揭示与青光眼有关的基因变异》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-01-20

  • 2024年1月18日，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员在 Cell 期刊发表了题为A multi-cohort genome-wide association study in African ancestry individuals reveals risk loci for primary open-angle glaucoma 的研究论文。

    青光眼是全球范围内导致不可逆失明的主要原因，影响了约4400万人。虽然有非洲血统的人最容易也最严重地受到这种遗传性疾病的影响，但对这一人群的遗传基础很少有人进行过研究。该研究通过对11275名非洲人后裔的分析，揭示了以前未知的遗传基因变异会导致原发性开角型青光眼（POAG），这是青光眼最常见的形式。

    利用全基因组关联研究（GWAS）和其他形式的遗传分析，研究团队确定了两种与青光眼形成有关的新基因变异，分别是rs1666698和rs34957764，前者与DBF4P2基因有关，后者与ROCK1P1基因有关。与ARHGEF12基因相关的第三个变异rs11824032也被确定。在基因共定位分析中，该变异先前与杯盘比（衡量青光眼严重程度的一种指标）有关。

    当研究团队将这些发现与主要针对欧洲血统的人的结果进行比较时，发现这些变异在非洲血统的人中更常见。研究团队表示，这项工作突出了多样性在基因研究中的重要作用，如果没有对这个特定祖先群体的关注，这些独特而关键的见解可能就会丢失，研究人员也无法在这个严重受影响的人群中大幅提高对POAG背后的遗传学机制的理解。

    目前，该团队专注于开发更好的方法来早期诊断青光眼，早期是青光眼最容易治疗的阶段。利用已识别的变异，研究团队开发了一个多基因风险评分，该评分优于使用欧洲血统个体信息开发的类似风险评分。这种改进的风险评分可以帮助患者在青光眼导致视力丧失前进行筛查和治疗。

  • 原文来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867423013387
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相关报告

  • 《有史以来最大规模的古代DNA研究揭示了南亚和中亚史前数千年的历史》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-09-09
    • 有史以来最大规模的古代人类DNA研究，以及来自古代印度河流域文明的个体的第一个基因组，以前所未有的细节揭示了中亚和南亚人口随时间变化的血统。 该研究于9月5日在线发表在Science and Cell上的一篇论文中，也回答了有关农业起源和南亚和中亚印欧语言来源的长期问题。 来自北美，欧洲，中亚和南亚的遗传学家，考古学家和人类学家分析了524名从未研究过的古代个体的基因组。这项工作使全球公布的古代基因组总数增加了约25％。 通过将这些基因组相互比较并与之前测序的基因组进行比较，并将信息与考古学，语言学和其他记录放在一起，研究人员从中石器时代填写了许多关于谁生活在该地区不同地区的关键细节。 （大约12000年前）到铁器时代（直到大约2000年前）以及它们与今天生活在那里的人们的关系。 “通过这么多样本，我们可以发现种群之间的微妙相互作用以及种群内的异常值，这种情况在过去几年中只有通过技术进步才有可能实现，”David Reich说，他是论文和教授的共同高级作者。哈佛医学院Blavatnik研究所的遗传学研究。 “这些研究涉及古欧亚大陆最深刻的两种文化转变 - 从狩猎和采集到农业的过渡以及今天从不列颠群岛到南亚的印欧语言的传播 - 以及人们的运动，“两位论文的共同第一作者和帝国实验室的博士后研究员Vagheesh Narasimhan说。 “这些研究特别重要，因为中亚和南亚是世界上未充分研究的地区。” “这项研究最激动人心的方面之一就是它将遗传学与考古学和语言学相结合的方式，”维也纳大学的科文论文的共同高级作者罗恩·比哈西说。 “在结合来自不同学科的数据，方法和观点之后出现了新的结果，这种综合方法提供了比过去任何一个学科更多的过去信息。” “此外，引入新的抽样方法使我们能够最大限度地减少对骨骼的损害，同时最大限度地从DNA保存通常较差的地区获取遗传数据的机会，”Pinhasi补充说。 语言键 印欧语系 - 包括印地语/乌尔都语，孟加拉语，旁遮普语，波斯语，俄语，英语，西班牙语，盖尔语和400多种其他语言 - 构成了地球上最大的语言家族。 几十年来，专家们一直在争论印欧语言如何走向世界遥远的地方。他们是通过牧民从欧亚草原传播的吗？或者他们是否与从安纳托利亚（现今的土耳其）向西和向东移动的农民一起旅行？ Reich及其同事撰写的2015年论文表明，印欧语系通过草原抵达欧洲。科学研究现在对南亚提出了类似的案例，表明现今的南亚人几乎没有来自安纳托利亚根源的农民的血统。 “我们可以排除安纳托利亚根源进入南亚的大规模农民，这是'安纳托利亚假说'的核心，即这种运动将农业和印欧语言带入该地区，”Reich说，他也是一名调查员。霍华德休斯医学研究所和布罗德研究所。 “由于没有人发生实质性的变动，这是安纳托利亚假设的最终结果。” 支持印欧语言草原的一个新证据是检测连接印欧语系印地语和巴尔托 - 斯拉夫语系的基因模式。研究人员发现，现在这两个分支的发言人都来自一个草原牧民小组，他们将近5000年前向西迁移到欧洲，然后在接下来的1500年中向东扩散到中亚和南亚。 “这为古代人们的运动提供了一个简单的解释，因为印度 - 欧洲这两个分支的其他令人费解的共同语言特征，今天被广阔的地理距离分开，”Reich说。 支持草原起源的第二个证据是研究人员发现，在该研究中分析的140个现今南亚种群中，少数显示出来自草原的血统显着增加。除了其中一个富含草原的种群之外，其他所有种群都是历史上的牧师群体，包括婆罗门 - 用古印欧语言梵语写成的传统文本保管人。 “发现婆罗门经常拥有比南亚其他群体更多的草原血统，控制其他因素，这为南亚的印欧语言草原提供了一个引人入胜的新观点，”Reich说。 “这项研究填补了印度 - 欧洲传播的大部分难题，”共同作者，麻省理工学院遗传学研究员，麻省理工学院和哈佛大学博士研究所的科学家尼克帕特森说。 “我相信现在可以理解高层图片了。” “这个问题已经存在了200年或更长时间，现在它正在迅速解决，”他补充道。 “我为此感到非常兴奋。” 农业起源 这些研究为另一个长期存在的争论提供了信息，这个辩论是关于从狩猎和采集经济到基于农业的经济的变化是否更多地是由人的流动，思想的复制或本地发明所驱动的。 在欧洲，古老的DNA研究表明，农业与来自安纳托利亚的血统有关。 这项新的研究揭示了伊朗和图兰（中亚南部）的类似动态，研究人员发现安纳托利亚相关的血统和农业在同一时间到来。 “这证实了农业的传播不仅包括从安纳托利亚到欧洲的西向路线，还包括从安纳托利亚到东部地区的东部路线，这些路线以前只有狩猎采集团居住，”Pinhasi说。 然后，随着农业在伊朗和图兰占领数千年后向北蔓延到内亚山脉，“祖先与经济之间的联系变得更加复杂，”圣路易斯华盛顿大学的考古学家Michael Frachetti说，撰写科学论文的大部分骨骼抽样的作者。 大约5000年前，研究人员发现，亚洲西南部的祖先随着农业技术向北流动，而西伯利亚或草原血统则向南流入伊朗高原。双向运动模式沿着山脉发生，Frachetti之前展示的走廊是一条“青铜时代的丝绸之路”，人们在这条道路上交换了东西方之间的作物和思想。 然而，在南亚，故事似乎有很大不同。研究人员不仅没有发现与安纳托利亚有关的血统的痕迹，这是西部农业传播的标志，但他们在南亚人中发现的伊朗相关血统来自与伊朗古代农民和猎人分离的血统。 - 在这些群体彼此分裂之前的聚集者。 研究人员得出结论认为，南亚的农业生产不是因为人们从西方早期的农耕文化中迁移出来;相反，当地的觅食者采用了它。 “在大约4，000年前草原牧民带来他们的印欧语言之前，我们没有发现人们大规模进入南亚的证据，”赖希说。 第一次看到印度河流域文明的血统 印度河流域从喜马拉雅山脉延伸到阿拉伯海，是古代世界最早的文明之一，在4000到5000年之间蓬勃发展。人们建造了人口数万的城镇。他们使用标准化的重量和措施，并与远在东非的地方交换货物。 但他们是谁？ 在此之前，遗传学家无法从埋葬在印度河流域文明考古遗址的骨骼中提取可行的数据，因为南亚低地的炎热和变化的气候已使大多数DNA退化，超出了科学家分析它的能力。 细胞纸改变了这一点。 在对已知最大的印度河流域文明镇（称为Rakhigarhi）的60多个骨骼样本进行筛选后，作者发现了一个带有一丝古老DNA的骨骼样本。经过100多次测序尝试后，他们生成了足够的数据以得出有意义的结论。 古代女性的基因组与科学论文中报道的11个其他古代人的基因组相匹配，他们生活在现在的伊朗和土库曼斯坦，在已知与印度河流域文明交换物的地方。所有12个人都有独特的血统组合，包括与东南亚狩猎采集者有关的血统和与南亚有关的伊朗相关血统。由于这种混合物与当时生活在伊朗和土库曼斯坦的大多数人不同，作者提出科学论文中报道的11个人是移民，可能来自印度河流域文明。 12人中没有一人有草原牧民的血统证据，这与该群体尚未抵达南亚的模式一致。 “科学”杂志的文章进一步表明，印度河流域文明在4,000至3,500年前衰落之后，这12个人所属的群体中的一部分与来自北方的人们混在一起，这些人来自原始牧民的祖先，形成了祖先的北印第安人。 ，印度当今人口的两个主要祖先人口之一。原始群体的一部分也与来自印度半岛的人混在一起形成另一个主要来源群体 - 祖先南印第安人。 “祖先北印第安人和祖先南印第安人的混合物 - 他们的主要血统都归属于我们测序的印度河流文明个体的人 - 形成了今天南亚人的主要血统，”帕特森说。 “这项研究直接将当今的南亚人与南亚第一个文明的古代人民联系在一起，”Narasimhan补充道。 作者警告说，仅分析一个人的基因组限制了可以得出的关于印度河流域文明的整个人口的结论。 “我最好的猜测是印度河流域文明本身在遗传上极为多样化，”帕特森说。 “额外的基因组肯定会丰富图片。”
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  • 《Cell子刊揭示寨卡病毒基因组RNA二级结构图谱》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-11-29
    • 11月21日，清华大学生命科学学院张强锋课题组、药学院谭旭课题组在《细胞宿主与微生物》（Cell Host & Mircobe）期刊在线发表题为《寨卡病毒基因组RNA结构的综合分析揭示了病毒感染性的关键决定因素》（Integrative Analysis of Zika Virus Genome RNA Structure Reveals Critical Determinants of Viral Infectivity）的研究论文。该论文对寨卡病毒的RNA基因组在二级结构层次进行了综合分析和建模,并在此基础上发现且验证了一个只在流行株系中特异性存在的长程RNA-RNA相互作用，研究表明该相互作用可能促进寨卡病毒流行株系的细胞感染功能。论文显示了RNA二级结构对寨卡病毒的重要作用，阐释了调控RNA病毒传染性和毒性的新型分子机制，为相关药物开发提供了重要的结构基础。 寨卡病毒是一种黄热病毒。与登革病毒、乙型脑炎等常见典型黄热病毒类似，寨卡病毒通过蚊虫叮咬在人类和其它动物中传播，对人类健康有严重的威胁。寨卡病毒有两个流行株系：一个比较古老的非洲株系，于 1947年发现于非洲；另一种是流行的亚洲株系（又称美洲株系），原在东南亚流行，后在南美洲和中北美洲爆发。目前，对人类威胁较大的株系是亚洲株系。早在2013年法属波利尼西亚群岛（大溪地）和2015年巴西的寨卡疫情中，人们就发现感染寨卡病毒孕妇的胎儿会有小头畸形的症状，同时亚洲株系也被发现会引起格林巴氏综合症。2016年寨卡病毒大规模流行，据统计感染规模超过百万人；因此被世界卫生组织宣布为国际公共卫生紧急事件。 自从大规模流行以后，寨卡病毒吸引了广泛的研究关注。一个重要的科学问题是理解流行株系和非流行株系的基因组差异在病毒传播过程中的作用。以前的研究主要关注氨基酸或者说蛋白质的差异。比如在2017年，军事医学科学院的秦成峰课题组和清华大学的程功课题组分别报道了两个关键的病毒蛋白的氨基酸单位点突变，这些突变对寨卡流行病毒株系的毒性和传播有关键提升作用。然而，比较基因组的分析结果表明，寨卡病毒流行株系和非流行株系的大部分基因组差异并不带来氨基酸的变化，而是发生在非编码区的突变和编码区的同义突变。这些在蛋白层次“沉默”的突变有可能在RNA层次造成功能和调控的差异。然而，由于技术的限制，人们对此所知甚少。 抢先索取Axiom小麦基因分型芯片的更多资料领 取 和其它黄热病毒一样，寨卡病毒的基因组是一条长为一万个核苷酸左右的正链RNA，其中包括编码全部11个病毒蛋白的编码区以及5’端和3’端的非编码区域。在本研究中，研究者综合利用了两种新型的、基于高通量测序技术的RNA二级结构研究手段，平行解析并比较了亚洲株系和非洲株系的寨卡病毒在哺乳动物细胞内的基因组RNA结构。这两种新技术包括利用小分子修饰结合深度测序探测RNA二级结构的icSHAPE技术（2015年发表于Nature），和利用小分子交联结合深度测序检测RNA分子相互配对作用的PARIS技术（2016年发表于Cell）。研究者将测得的icSHAPE和PARIS数据和已知病毒RNA元件的二级结构进行了系统比较，验证了两种技术解析病毒RNA结构的有效性。以PARIS数据为依据，对寨卡病毒RNA基因组进行了RNA结构域的划分，并在结构域的基础上，结合icSHAPE数据和RNA结构预测软件，构建了亚洲和非洲株系寨卡病毒全基因组RNA的二级结构模型。 值得注意的是，结合 PARIS数据和寨卡病毒各亚型的系统进化分析，研究者从中发现了一个亚洲株系特异的5’端非编码区和病毒包膜蛋白编码区之间的长距离RNA-RNA相互作用。在这个区域，亚洲株系相对于非洲株系有很大的核苷酸差异。这些差异都特异的位于氨基酸密码子的第三位因而不影响编码蛋白，但却形成了亚洲株系中特异RNA相互作用的基础。研究者对这个RNA-RNA相互作用进行了突变和回补实验，验证了其对亚洲株系的重要性，如果破坏该相互作用会大幅降低寨卡病毒在神经胶质瘤细胞中的感染性。这个结果揭示了RNA二级结构对于病毒感染性调控的复杂性和重要性，对于理解病毒的基因组组成和进化，开发新型基于RNA的抗病毒药物都有启示意义。 清华大学生命学院张强锋研究员和药学院谭旭研究员为本文的通讯作者，CLS项目博士生李盼、生命学院博士生魏逸凡、梅淼和PTN项目博士生生唐磊为本文共同第一作者。本工作得到了军事科学院秦成峰、加州大学河边分校和清华大学姜涛、苏州大学戴剑锋等的帮助，并获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、清华大学结构生物学高精尖中心、清华-北大生命科学联合中心和国家青年相关人才计划项目的资金支持。
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