澳大利亚提维人群独特遗传印记:ROH 与肾脏健康的深度关联

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:European Journal of Human Genetics 3.7

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  为探究提维人群遗传多样性及与疾病关联,研究人员分析 455 个全基因组序列,发现其与美拉尼西亚人相似,且 ROH 与 ACR 有关,为研究疾病易感性奠定基础。

  

研究背景:探索遗传密码中的健康奥秘

在浩瀚的人类遗传学研究领域中,澳大利亚原住民的遗传独特性早已被科学界所认知。然而,其中的提维(Tiwi)人群却如同被遗落在角落里的明珠,在遗传研究的舞台上长期缺乏足够的关注。
澳大利亚原住民约在 10 - 32 万年前起源于同一祖先群体,他们拥有独特的遗传特征和丰富的遗传变异,这些特质与他们适应沙漠居住的历史息息相关。但目前全球基因组学研究虽蓬勃发展,可在众多重要数据库中,澳大利亚原住民的特异性数据却极为匮乏。像 1000 Genomes、gnomAD 以及 HGDP 等数据库,不仅缺失大量原住民特异性单核苷酸变异(SNVs),而且在基因组研究中,澳大利亚原住民的样本占比仅 0.05%,这一巨大的研究空白,严重阻碍了针对原住民的精准医疗发展。
提维人群居住在澳大利亚的提维群岛,长期与澳大利亚大陆隔绝,独特的地理位置使他们保留了与众不同的语言和文化,也塑造了独特的遗传结构。此前研究已发现提维人群中肾脏疾病的患病率较高,且尿白蛋白肌酐比(ACR)的遗传性较强,但关于提维人群的纯合片段(ROH)及其与疾病特征的关联,却几乎无人涉足。ROH 是个体从父母双方继承相同单倍体序列时产生的不间断、相同的 DNA 序列,它在探索人群结构和疾病遗传学方面具有重要价值。鉴于提维人群的独特性,深入研究其 ROH 模式与临床特征的关联,对于理解该人群的健康状况和疾病易感性至关重要。
为了填补这一研究空白,来自 [未提及具体单位] 的研究人员挺身而出,开展了一项具有开创性意义的研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》杂志上,为我们打开了一扇了解提维人群遗传奥秘的新窗口。

研究方法:解锁遗传密码的钥匙

研究人员收集了 497 名提维个体的血液样本,获取其全基因组测序(WGS)数据,并进行了严格的质量控制(QC),最终保留 455 个样本用于后续分析。同时,研究人员还从英国生物银行(UK Biobank)获取了 150,000 个 WGS 及相应表型数据,以及太平洋岛屿人群(包括波利尼西亚人和美拉尼西亚人)的基因分型阵列数据,用于对比分析。
在分析过程中,研究人员运用主成分分析(PCA)来比较不同人群的结构。通过 PCA,能直观展现提维人群与其他人群在遗传上的相似性和差异性。对于 ROH 的识别,研究人员利用 PLINK v1.9 软件的默认参数进行检测,并计算平均 ROH 数量、平均 ROH 总长度和常染色体基因组被 ROH 覆盖的比例(F<sub>ROH</sub>)等指标。此外,研究人员采用线性混合模型探索区域 ROH 与性状之间的关联,并使用 Bonferroni 校正确定统计显著性阈值。

研究结果:遗传密码中的健康线索

  1. 提维人群结构:通过 PCA 分析发现,提维人群在遗传上与中国人群更为接近,而与非洲、加勒比、英国和爱尔兰人群距离较远。在与太平洋岛屿人群(波利尼西亚人和美拉尼西亚人)的比较中,提维人群与美拉尼西亚人聚类更近。这表明提维人群可能存在近期东亚混合的情况,且其遗传特征具有独特性,近一半的变异在 UKBB 人群中不存在。
  2. ROH 在提维人群中的流行情况:提维人群中较长 ROH 的流行率显著高于其他一些人群,但低于波利尼西亚人群。与美国本土的阿米什(Amish)和哈特尔特(HUTT)人群相比,提维个体的 ROH 数量更多。这显示出提维人群在遗传上的独特性,其基因组中存在较高比例的相同 DNA 序列区域。
  3. ROH 在提维人群中的分布:ROH 广泛分布于提维人群的常染色体上。其中,染色体 17、2 和 18 上的 ROH 区域最为显著。例如,染色体 17 上的 ROH 区域与 FMNL1 基因相关,该基因与体重、舒张压和 2 型糖尿病等存在关联;染色体 2 上的 ROH 区域对应 LINC01090 基因,与创伤后应激障碍(PTSD)和 2 型糖尿病终末期肾病风险增加有关。
  4. 全基因组 ROH 与 CKD 相关表型的关联:在分析的 15 种表型中,F<sub>ROH</sub>与尿 ACR 的相关性最强,与血清白蛋白呈负相关,而与估算肾小球滤过率(eGFR)无明显相关性。这表明基因组的纯合状态可能对肾脏健康的某些指标有着重要影响。
  5. 区域纯合性与 ACR 水平的关联:研究发现,染色体 16 和 19 上的区域与 ACR 显著相关。染色体 16 上与 FTO 和 CRNDE 基因相关的区域,以及染色体 19 上包含 PSG 家族基因、CD177 和 PRG1 的区域,均与 ACR 水平升高有关。且在隐性模型下,ACR 水平与这些区域的 SNP 存在更强的关联。
  6. 基于隐性模型的 SNP 分析:运用 PLINK2.0 的隐性模型分析发现,ACR 水平与染色体 16 区域的 SNP 存在强关联,与染色体 19 区域的 SNP 存在名义关联,进一步证实了 ACR 与这些区域在隐性模型下的关联。

研究结论与意义:照亮遗传研究的新灯塔

这项研究首次全面深入地分析了提维人群的遗传多样性,尤其是 ROH 及其与临床特征的关联。研究揭示了提维人群独特的遗传结构,发现其与美拉尼西亚人群存在密切联系,且具有较高的 ROH 负担。通过将 ROH 与 ACR 等肾脏健康指标相关联,研究人员发现了多个可能影响肾脏功能的关键基因区域,如 FTO 和 CRNDE 等。这些发现不仅为研究肾脏疾病的发病机制提供了新的视角,也为未来在提维人群乃至全球原住民社区中开展疾病风险筛查和精准医疗奠定了坚实基础。
尽管研究存在一定局限性,如数据来自不同平台、样本量可能影响统计效力等,但它无疑为后续研究指明了方向。未来研究可进一步扩大样本量,采用更统一的实验平台,深入探索 ROH 区域的生物学意义,以及这些区域如何通过影响基因功能来影响疾病易感性。相信在不断深入的研究下,我们将能更好地理解提维人群的遗传奥秘,为保障他们的健康提供更有力的支持。
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