《Human Gene》：CNTNAP2, a neurodevelopmental pathway gene variants association with adolescent idiopathic scoliosis predisposition in northwest Indians
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Shipra|Hemender Singh|Vinod Singh|Ekta Rai|Swarkar Sharma摘要CNTNAP2基因编码接触蛋白2（CASPR 2），这是一种存在于神经系统中的细胞黏附分子。该基因在神经通路中起着重要作用，多项研究指出它与青少年特发性脊柱侧弯
Shipra|Hemender Singh|Vinod Singh|Ekta Rai|Swarkar Sharma
摘要
CNTNAP2基因编码接触蛋白2（CASPR 2），这是一种存在于神经系统中的细胞黏附分子。该基因在神经通路中起着重要作用，多项研究指出它与青少年特发性脊柱侧弯的易感性相关。
在本研究中，共对613名个体进行了基因分型，其中包括113名病例和500名对照组，所使用的基因分型芯片为Illumina公司的Infinium Global Screening Array (GSA)-24 v3.0芯片。我们对CNTNAP2基因中的373个单核苷酸多态性进行了检测。数据分析采用PLINK v1.9和2.0软件完成。经过质量控制后，有4个变异被排除，最终保留369个变异。有趣的是，有9个变异（rs112986929、rs67272594、rs78326012、rs76224922、rs2710123、rs757741、rs73465233、rs344454和rs73168599）的统计显著性值低于5e-8的阈值，其中rs112986929的显著性值高达1.65E-12，是与青少年特发性脊柱侧弯关联最强的变异。此外，还有140个变异的显著性值在0.05到5E-08之间，表明这些变异也与该疾病存在关联。
这是首项针对印度西北部人群中CNTNAP2基因变异与青少年特发性脊柱侧弯关联的验证研究。我们的研究结果表明，CNTNAP2很可能在青少年特发性脊柱侧弯的神经发育机制中起关键作用。
引言
CNTNAP2基因编码接触蛋白2（CASPR 2），这种蛋白质在神经系统中具有细胞黏附功能（Nakabayashi和Scherer，2001）。该基因位于7号染色体的7q35区域，长度达2.3兆碱基对，是人类最大的基因之一。它编码的CASPR 2蛋白对于神经元之间的连接至关重要，参与轴突引导、突触形成以及神经元中钾通道在相邻节点处的聚集。由于体积较大，CNTNAP2极易发生拷贝数变异、突变以及表观遗传修饰，因此成为神经发育障碍的高发基因（Banerjee等人，2010；Poot，2015）。该基因在脑部的布洛卡区、丘脑、嗅球、脑室区、纹状体以及杏仁核等与运动协调、平衡感和感官反馈相关的区域中高度表达。其突变会干扰神经回路的形成，从而导致认知、运动和语言功能受损（Abrahams等人，2007）。此外，它还作为遗传和分子枢纽，影响自闭症谱系障碍、癫痫、智力障碍、精神分裂症、注意力缺陷多动障碍以及语言障碍等多种神经发育性疾病（Friedman等人，2008；Poot，2016）。
青少年特发性脊柱侧弯是一种复杂的脊柱畸形，全球约有1%到3%的儿童患有此病（Cheng等人，2015）。一项全基因组关联研究发现了CNTNAP2与青少年特发性脊柱侧弯易感性的关联（Sharma等人，2011）。尽管目前还不清楚CNTNAP2与该疾病之间的具体作用机制，但鉴于它在神经回路、本体感觉以及运动调节中的作用，它很可能是进一步基因分型研究的理想对象（St George-Hyslop等人，2023；Strauss等人，2006）。虽然全球范围内已经有很多关于青少年特发性脊柱侧弯的研究，但针对印度人群的研究仍然较少。在印度，只有阿萨姆邦（Saikia等人，2002）、帕蒂亚拉（Mittal等人，1987）以及泰米尔纳德邦（Ravi等人，2019）等地有过一些筛查研究，而查谟和克什米尔地区此前尚未开展过此类研究。不过，我们的这项研究是首次在查谟和克什米尔地区进行的青少年特发性脊柱侧弯筛查流行病学研究，明确了该地区的患病率。我们发现该地区的青少年特发性脊柱侧弯患病率为0.61%，且男性患者占比更高，这一情况与全球其他地区的患病情况有所不同，很可能是由创始人效应造成的（Singh等人，2022）。印度人群独特的基因库以及在南亚青少年特发性脊柱侧弯基因组研究中的代表性不足，使得对该地区人群进行研究显得尤为重要。然而，目前还没有任何研究探讨过CNTNAP2基因与查谟和克什米尔地区或印度其他地区青少年特发性脊柱侧弯之间的关联。鉴于南亚人群的青少年特发性脊柱侧弯基因组数据极为有限，本研究为了解这些人群的遗传易感性提供了重要的初步信息。
有研究认为青少年特发性脊柱侧弯可能与潜在的神经功能障碍有关，因为脊柱侧弯常常作为多种神经肌肉疾病和神经发育疾病的临床表现出现（Kolb和Kissel，2015；Yiu和Kornberg，2015）。这一关联表明脊柱畸形的发展可能具有神经病理学基础，因此有必要进一步研究神经发育障碍在青少年特发性脊柱侧弯发病机制中的作用。
鉴于CNTNAP2在神经发育中的关键作用，它是非常适合在青少年特发性脊柱侧弯患者中进行基因分型的候选基因。该基因与青少年特发性脊柱侧弯的全基因组关联研究结果，再加上它在神经连接和本体感觉通路中的作用，都表明CNTNAP2可能通过扰乱神经发育机制而导致脊柱侧弯的发生。
本研究旨在通过分析CNTNAP2基因中的变异，揭示印度西北部人群青少年特发性脊柱侧弯的遗传基础。通过全面的基因分型与关联分析，我们希望找到与青少年特发性脊柱侧弯相关的CNTNAP2基因变异，从而更深入地了解该基因在神经发育背景下对青少年特发性脊柱侧弯发病机制的作用。本研究旨在填补南亚地区青少年特发性脊柱侧弯遗传学研究的空白，为全球范围内的相关研究提供新的见解。
章节摘录
研究设计与参与者
在本研究中，我们通过学校筛查项目来识别患有青少年特发性脊柱侧弯的儿童，同时也从新德里的全印度医学科学研究所招募了临床诊断明确的病例样本。该研究获得了施里马塔瓦伊什诺德维大学的机构伦理审查委员会的批准。共有613名参与者参与了这项研究，其中包括113名青少年特发性脊柱侧弯病例和500名对照组。在113名病例中，有60名为女性，53名为
研究结果
病例群体的脊柱Cobb角在18.9°到101°之间。研究中纳入的青少年特发性脊柱侧弯病例的平均Cobb角为57.3°，其中胸椎弯曲是最常见的类型。
经过质量控制和数据筛选后，我们在CNTNAP2基因中发现了369个变异。其中9个变异的显著性值低于5e-8的阈值（见表2）。其中显著性最高的变异rs112986929与青少年特发性脊柱侧弯存在很强的关联，其比值比
讨论
越来越多的研究认为青少年特发性脊柱侧弯可能与潜在的神经功能障碍有关，因为脊柱侧弯是多种神经肌肉疾病和神经系统疾病常见的临床表现，比如脊髓性肌萎缩症、杜氏肌营养不良症以及脑瘫（Kolb和Kissel，2015；Yiu和Kornberg，2015）。这些疾病中都存在脊柱畸形，这说明控制姿势、本体感觉以及运动的神经通路可能存在异常
结论
本研究为CNTNAP2基因变异与印度西北部人群青少年特发性脊柱侧弯易感性的关联提供了证据。研究结果表明，该基因可能在青少年特发性脊柱侧弯的神经发育机制中起关键作用。本研究中发现的显著遗传关联进一步强调了开展更多研究的重要性，这些研究旨在阐明该基因在青少年特发性脊柱侧弯发病机制中的作用机理，并探索将其作为治疗靶点的可行性。我们的研究还支持
作者贡献
SS和ER提出了这项研究方案，VS协助完成了研究的设计与实施工作。HS和S负责人群筛查、样本采集、DNA提取以及样本的基因分型工作。HS和S还负责数据的统计分析，并撰写了研究手稿。HS、SS、ER和VS都对研究手稿进行了认真审核。
参与同意与出版同意
所有参与本研究的受试者都签署了书面知情同意书。
CRediT作者贡献说明
Shipra：撰写——初稿、方法学、研究实施、正式分析、数据整理。Hemender Singh：撰写——审阅与编辑、方法学、正式分析、数据整理。Vinod Singh：撰写——审阅与编辑、研究监督、概念构建。Ekta Rai：撰写——审阅与编辑、结果验证、研究监督、概念构建。Swarkar Sharma：撰写——审阅与编辑、结果验证、研究监督、概念构建。
伦理审批与参与同意
该研究得到了施里马塔瓦伊什诺德维大学机构伦理审查委员会的批准（审批编号：SMVDU/IERB/18/69和SMVDU/IERB/18/68，审批时间为2018年4月23日），同时也获得了新德里全印度医学科学研究所伦理委员会的批准（批准编号：IEC-20/08.01.2021，RP-25/2021，审批时间为2021年1月8日）。该研究遵循《赫尔辛基宣言》的要求进行。
致谢
我们要衷心感谢Bhavuk Garg博士和Manish Gupta博士，他们慷慨地提供了来自全印度医学科学研究所的临床样本，这些样本对于顺利完成本研究至关重要。我们还要对Geetanjali Gupta博士表示诚挚的感谢，她在协助进行放射学检查方面给予了我们极大的帮助和专业指导，她的贡献极大地提升了我们研究的质量和深度。所有作者还要感谢NSS志愿者们的支持
