中国汉族人群认知功能障碍的全基因组关联研究：1,040例配对病例对照揭示15个基因组位点及神经退行性疾病治疗靶点线索

《Human Genetics》：A genome-wide association study of cognitive impairment in a Chinese cohort of 1,040 individuals

　　

尽管遗传力在认知功能障碍发生中起主要作用，但大多数遗传风险因素源自欧洲人群研究。研究人员通过对中国浙江省一个纵向队列中1,040例匹配的病例对照个体进行测序，在中国人群中开展了一项针对认知功能障碍的全基因组关联研究（GWAS）。研究人员检测到19个单核苷酸多态性（SNPs），聚集于15个达到提示性显著性（P < 1 × 10^?5）的基因组位点。其中11个基因组位点新近与阿尔茨海默病（AD）或认知功能障碍相关，其中5个（GRP39、FAT1、EDIL3、ZNF596和PDGFD）在东亚人群AD外部GWAS以及多种人群AD汇总统计中均显示名义复制证据。检测到的位点涉及微量营养素稳态，包括锌（GPR39）、铁（STEAP1）、钾（KCNJ6）和维生素K（VKORC1L1）；通过钙黏蛋白调控（PCDH18、FAT1）参与细胞连接（EVPLL）；调控淀粉样β前体蛋白（APP）（EDIL3）；淀粉样β形成（EDEM1）和神经原纤维缠结（PDGFD、ZNF596）；神经元生长（NEGR1）；以及磷酸酶调控（SETBP1、TPTE）。该研究呈现了中国人群认知功能障碍的一项稳健GWAS，并突出了一组有前景的神经退行性疾病治疗靶点。

认知功能障碍（cognitive impairment，涵盖从轻度认知障碍到痴呆的认知缺陷临床谱系）遗传力较高，但多数遗传风险因素来自欧洲人群研究。中国老年人群认知功能障碍、轻度认知障碍（MCI）、痴呆和AD患病率分别约为22.24%、12%—16%、6.0%和3.9%，而中国人群AD或痴呆GWAS数量有限。Zhou et al.、Jia et al.、Xu et al.等研究虽发现GCH1、KCNJ15、RHOBTB3、CHODL及部分lncRNA等提示性信号，但欧洲人群AD候选基因在中国人群中关联常较弱，中国人群认知功能遗传架构仍待探索。为此，研究人员在浙江汉族人群中开展认知功能障碍GWAS，并结合复制、多基因风险评分（PRS）和功能分析，以期发现新易感位点与治疗靶点。

关键技术方法：样本来自浙江省疾控中心管理的浙江重大公共卫生监测项目>10,000人纵向队列；2014—2016年每年调查，以MMSE筛查，纳入汉族≥60岁常住居民。病例按教育调整MMSE切点定义，对照按教育、性别、年龄±2岁随机1:2匹配，共1,040例（377例病例、663例对照）。采用低深度WGS（平均5×）及APOE rs429358、rs7412分型；质控后1,020人（370例、650例）和1,859,965个SNP经Eagle2/minimac3及1000 Genomes phase 3东亚参考面板填充，得5,722,509个变异。用GMMAT广义线性混合模型控制年龄、性别、教育、吸烟、饮酒和群体结构；并行LDSC、条件分析、LocusZoom、GCTA-GREML、PRS、MAGMA/FUMA，并利用英国生物银行东亚人群、日本AD GWAS及多人群AD汇总统计复制和东亚meta分析。

研究结果：（1）浙江认知功能障碍GWAS推论：研究人员检测到19个达到提示性显著性（P < 1 × 10^?5）的变异，聚集于15个独立基因组位点。所有15个位点均未列入ADSP确认AD基因列表，其中NEGR1、EDEM1、ZNF596和KCNJ6曾与AD相关；其余11个位点中一半与AD相关表型相关。EDIL3与APOE4过表达相关；GPR39为锌敏感受体并与血管性认知障碍衰老脑相关；PCDH18和SETBP1与智力障碍相关；PDGFD参与神经发生和突触发生；TPTE与自闭症相关表型相关；FAT1和EVPLL参与细胞连接；VKORC1L1、STEAP1和KCNJ6与微量营养素依赖功能相关；PPIAL4G调控蛋白折叠。TPTE先导SNP显示保护效应，效应等位基因频率0.37；其他基因先导SNP多为大风险效应和中等至低等位基因频率。Locus-zoom显示9个位点信号明显升高，包括PPIAL4G、GPR39、EDEM1、PCDH18、FAT1、EDIL3、VKORC1L1、PDGFD和SETBP1。

（2）复制研究：东亚meta分析显示15个位点均含方向一致且meta-P < 0.05的变异，6个达Bonferroni校正显著（P < 0.05/15 = 3.3 × 10^?3）；EDIL3、SETBP1和TPTE的meta-P比任一单独GWAS更显著。外部多人群AD汇总统计中，GPR39、FAT1、EDIL3、ZNF596和PDGFD含先导SNP或连锁不平衡（LD）代理SNP达名义显著；ZNF596代理rs115852274（r² = 0.96）在IGAP达Bonferroni显著。两项复制均支持GPR39、FAT1、EDIL3、ZNF596和PDGFD，其中四个位点也在locus-zoom中显示信号聚集。

（3）中国人群APOE与认知功能障碍关联：1,038人获得APOE rs429358和rs7412分型。以ε3/ε3为参考，ε4/ε4 OR = 1.87（N = 6，P = 0.47），ε3/ε4 OR = 1.18（N = 172，P = 0.37），ε2/ε2 OR = 0.47（N = 6，P = 0.49）。P值均不显著，但ε4风险效应和ε2保护效应方向与欧洲AD报道一致。

（4）PRS分析：19个提示显著SNP构建PRS，解释28%观察尺度方差（Nagelkerke pseudo R²），PRS与认知功能障碍OR = 3.38（P = 2.5 × 10^?36）；最高十分位较低十分位OR = 44.5（95% CI 20.3–106.1）。因同一数据用于选SNP、估计效应和评估PRS，OR和pseudo R²存在向上偏倚，不应解释为预测性能。

讨论部分按原文小标题总结：参与淀粉样β和神经原纤维缠结形成的基因包括EDEM1、ZNF596、PDGFD和EDIL3；神经元生长和细胞-细胞黏附相关基因包括NEGR1、PCDH18、FAT1和EVPLL；蛋白磷酸化基因包括SETBP1和TPTE；脑内金属稳态相关基因涉及GPR39（锌）、STEAP1（铁）和KCNJ6（钾）；维生素K维持相关基因为VKORC1L1。14/15个位点涉及神经元功能和脑健康。富集分析显示，LDSC-SEG中putamen的差异表达基因最相关；MAGMA显示垂体组织最富集；MSigDB通路中硒离子反应显著。跨人群比较显示，浙江先导SNP效应等位基因在欧洲和非洲人群中缺失、极罕见或常见但无提示关联；欧洲75个确认AD SNP中35个在浙江数据可用，均无提示关联，提示强遗传异质性。APOE部分指出其ε4频率为18%，低于其他人群，本研究未达显著，原文认为可能与MMSE定义病例的表型异质性稀释APOE效应或样本量限制有关。MMSE评估部分强调中国版MMSE教育调整切点用于中国流行病学研究，敏感性85.2%、特异性92.7%，但临床诊断需综合神经心理评估，未实施可引入测量误差。局限性包括样本量小、检验效能有限、I型错误概率增加、先导SNP未达全基因组显著、效应量可能受winner’s curse膨胀、检测11个新位点在1 × 10^?5下平均效能53.5%（SD 18.2%）、高LD代理复制可能假阳性、病例MMSE分类异质。

研究结论翻译：总之，通过良好设计的抽样、测序和全基因组关联分析，研究人员弥补了中国人群中识别认知功能障碍遗传关联信号的空白。该研究提供了中国人群中与认知功能具有推定生物学相关性的最大关联信号集合。本研究呈现的生物学解释具有推测性，需要独立验证。鉴于中国人群中AD或认知功能障碍高质量GWAS数量有限且人群异质性大，研究人员建议关注原始数据、locus-zoom分析和生物学功能提供的稳健证据，而非仅依赖现有复制结果。研究人员敦促加强GWAS研究的样本采集和数据共享，以加深对中国人群中认知功能障碍和AD遗传基础的理解。