儿童身高相关基因筛查及其作用方式分析

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woyaoguo_sanji
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人类身高是一种高度遗传的、典型的多基因性状,个体间80%的身高差异来自于遗传因素。学龄前儿童期(3-6岁)是个体生长发育的关键时期,该时期的发育状况将会影响个体的成年身高。学龄前儿童刚脱离母体的影响同时自然环境影响还并不显著,身高变化相对平稳,且该时期遗传因素的影响作用相对突出。研究学龄前儿童身高可以从个体差异中分离出遗传因素,并对其影响作用进行量化估计。相对于目前大量的成人样本研究,对学龄前儿童身高遗传因素的研究不仅是对人类身高理论的探索,同时具有更广阔的应用前景,有助于身高预测和发育异常的诊断与矫治等。截至2019年10月共有32个项目研究了人类身高的遗传学基础,共收集了165多万的成人身高信息,采用全基因组关联分析(GWAS)策略报道了成百上千个与身高相关的单核苷酸多态性(SNP)遗传标记和相关基因。这些遗传标记所标记的基因对学龄前儿童身高是否有影响?这些基因对儿童身高增长速率的影响以及其影响作用是否具有时空特征等问题还不清楚。另外,目前GWAS所报道的SNP太多,而真正与身高相关的SNP还有待进一步筛选和验证。本研究以GWAS Catalog数据库为基础,整理了已报道的身高相关SNP位点以及其所标记基因,通过人种差异分析、功能预测和富集分析、基因互作网络预测等生物信息学分析和优化选择筛选出了11个基因(ACAN Entrez ID:176;ADAMTSL3 Entrez ID:57188;ANTXR1 Entrez ID:84168;DIRC3;DYM Entrez ID:54808;FBN2 Entrez ID:2201;HMGA2 Entrez ID:8091;SERPINH1 Entrez ID:871;ZBTB38 Entrez ID:253461;ZFAT Entrez ID:57623)作为候选基因。研究这些基因对学龄前儿童身高、身高百分位、身高增长速率的影响作用,以及这些基因对身高的累积效应,探索人类身高的遗传基础及其作用特征。1 DYM、HMGA2、ZFAT等基因多态与身高的关系在1067名3-6岁的学龄前儿童样本中完成了12个SNP遗传标记的检测、基因分型和数理统计分析工作。结果显示:(1)HMGA2基因rs343093位点和FBN2基因rs202219940位点与儿童身高(标准化后的身高)显著相关。HMGA2基因rs343093位点TT基因型个体身高(N=1033,M±Se:0.19±0.03)显著高于C等位基因携带者的身高(N=34,M±Se:-0.41±0.16),t 1065=-3.56,p<0.01。FBN2基因rs202219940位点T等位基因携带者的身高(N=308,M±Se:0.27±0.06)显著高于CC基因型个体身高(N=759,M±Se:0.13±0.03),t 1065=-2.06,p=0.04。控制年龄和性别后,这两个基因对身高依然有显著影响。(2)上述两个基因的标记位点与身高百分位表现出显著地相关性rs343093:t 1065=-3.10,p<0.01;rs202219940:t 1065=-2.46,p=0.01。其他位点对儿童身高及身高百分位均无显著影响(p>0.05)。(3)将未检测到与身高、身高百分位相关的基因累积在一起,多基因累积效应与儿童身高显著相关(β=0.10,R~2=0.02,t 1048=3.25,p<0.01);与身高百分位显著相关(β=0.11,R~2=0.01,t 1048=3.42,p<0.01)。2 HMGA2、FBN2、LCORL等基因多态与身高增长速率的关系对123名3-6岁的儿童身高的追踪研究。结果显示:(1)LCORL rs73242137与儿童身高增长速率显著相关,A等位基因携带者的身高增长速率(N=51,M±Se:0.44±0.13)显著高于CC基因型个体的身高增长速率(N=72,M±Se:0.08±0.05),t 121=-2.67,p=0.01。HMGA2 rs1042725,ZBTB38 rs6763931位点与儿童身高增长速率弱相关。HMGA2 rs1042725位点AA基因型个体的身高增长速率(N=37,M±Se:0.47±0.16)高于T等位基因携带者的身高增长速率(N=86,M±Se:0.13±0.05),t 121=2.00,p=0.05。ZBTB38 rs6763931位点TT基因型个体的身高增长速率(N=117,M±Se:0.26±0.06)高于AT基因型个体的身高增长速率(N=6,M±Se:-0.31±0.20),t121=-2.01,p=0.05,其他位点对儿童身高增长速率没有显著影响(p>0.05)。(2)将未检测到与儿童身高增长速率相关的基因累积在一起,其累积效应对身高增长速率有显著影响(β=0.34,R~2=0.12,t121=4.01,p<0.01)。结论:本研究从现有32个GWAS数据中筛选出了11个人类身高相关基因。通过候选基因法研究发现,HMGA2、FBN2与儿童身高、身高百分位显著相关;LCORL与儿童身高增长速率显著相关,HMGA2、ZBTB38与儿童身高增长速率弱相关;同时还发现,虽然这些基因对学龄前儿童的身高影响具有时空差异,但是相对于单个基因对儿童身高的影响,多个基因对儿童身高的累积效应也更为显著。
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