《European Journal of Human Genetics》：Genome-wide assessment of rare protein-coding variants identifies associations with non-syndromic cleft lip/palate
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非综合征性唇腭裂（NSCLP）是一种复杂的多因素疾病，目前仅约25%的遗传贡献已被识别。尽管超过60个遗传位点与NSCLP相关，但其大部分遗传力仍无法解释。罕见变异（通常具有更强的功能效应）被认为可以解释部分缺失的遗传风险。在本研究中，研究人员分析了786例N
非综合征性唇腭裂（NSCLP）是一种复杂的多因素疾病，目前仅约25%的遗传贡献已被识别。尽管超过60个遗传位点与NSCLP相关，但其大部分遗传力仍无法解释。罕见变异（通常具有更强的功能效应）被认为可以解释部分缺失的遗传风险。在本研究中，研究人员分析了786例NSCLP病例和2149例对照的短读长全基因组测序（srWGS）数据，以识别富含罕见蛋白编码变异的基因。基于基因的关联测试、荟萃分析、功能优先级排序和效应量估计揭示了数个新的NSCLP候选基因，并确认了与先前报道基因的关联。四个具有最强关联证据的新候选基因为SCT、MALRD1、GPR156和MYOCOS，所有p值均<10-4。已知基因的复制在ARHGAP29、FGF8、SKI和TP63中最为稳健。通路分析显示这些基因在神经活性配体-受体相互作用、MAPK信号传导和其他信号转导通路中显著富集。对已识别罕见变异所赋予风险的精确估计显示NSCLP风险显著增加，比值比（OR）点估计值在2到4之间。这些结果为NSCLP的多基因遗传模型提供了强有力的支持，其中某些基因贡献不同程度的风险。
论文解读文章
**研究背景**
非综合征性唇腭裂（NSCLP）是一种常见的出生缺陷，全球发病率约为1/700，每年影响约13.5万新生儿。尽管手术修复效果已有所改善，但患者终身面临言语、听力、牙科及心理社会问题，给个人和家庭带来沉重负担。NSCLP的病因复杂，涉及遗传与环境因素及其交互作用。目前，通过连锁分析、候选基因研究、全基因组关联研究（GWAS）及全外显子组测序（WES）已识别约60个遗传风险位点（如IRF6、ARHGAP29、FGF8等），但这些位点仅解释约25%的遗传力，大部分遗传风险仍未知。由于罕见变异（次要等位基因频率MAF<1%）通常具有更强的功能效应，被认为可能解释缺失的遗传力。为此，研究人员利用全基因组测序（WGS）数据，系统评估罕见蛋白编码变异对NSCLP的贡献。该研究发表在《European Journal of Human Genetics》。
**关键技术与方法**
研究数据来源于Gabriella Miller Kids First儿科研究计划，包括786例NSCLP病例和2149例对照（非西班牙裔白人NHW与西班牙裔HIS人群）。采用短读长全基因组测序（srWGS，Illumina平台），通过DeepVariant和GLnexus进行联合基因型调用，使用XPAT进行样本和变异质量控制。基因关联测试采用VAAST2复合似然比检验（CLRT），通过CAPER校正群体分层，并分别对NHW和HIS人群分析，再通过Fisher法和Stouffer法进行荟萃分析，最终使用ACAT合并为综合p值。效应量估计利用All of Us（AoU）研究计划的大规模对照队列（NHW: 83,456人，HIS: 34,305人），计算基因水平比值比（OR）和绝对风险。基因表达分析使用公开的bulk RNA-seq和单核RNA-seq（snRNA-seq）数据，涵盖人类和小鼠颅面组织发育阶段。
**研究结果**
**新NSCLP基因的发现**
通过VAAST2基因关联分析，在NHW和HIS人群中分别测试罕见变异，并经荟萃分析后，虽未达全基因组显著性阈值（P<2.6×10
-6），但识别出23个候选基因（P<10
-3），其中前四位SCT（P
meta=5.9×10
-5）、MALRD1（P
meta=7.0×10
-5）、GPR156（P
meta=7.4×10
-5）和MYOCOS（P
meta=8.9×10
-5）表现出最强关联。MALRD1在两个人群中均显著（P
NHW=0.0053，P
HIS=0.00065），而SCT和MYOCOS在NHW中显著，GPR156在HIS中显著。Phenolyzer基因优先级分析显示，SCT、OBSCN、RDH8与已知NSCLP基因FGF8和ARHGAP29共享信号通路，且富集于神经活性配体-受体相互作用、MAPK信号传导等通路。
**已知NSCLP基因的复制**
在445个已知NSCLP候选基因中，最强关联为ARHGAP29（P
meta=0.00047）、FGF8（P
meta=0.00069）、SKI（P
meta=0.0060）和TP63（P
meta=0.013），其中TP63在两个人群中均显著。其他显著复制的基因包括CTNND1、WNT5A、WNT9B、PDGFC等。Wilcoxon秩和检验证实这些候选基因的关联信号显著富集（P=0.025）。此外，SKAT-O二次分析也部分验证了上述关联，如PGAP2、FGFR1和ABCA3。
**基因水平风险估计**
对LoF变异（功能丧失变异）的风险估计显示，MALRD1、TRPV6和ARHGAP29的LoF变异在NHW和HIS人群中均具有大效应量（OR>3）。FGF8的LoF变异在NHW中OR点估计为180（95% CI: 13–2500）。错义变异中，SCT的错义变异在NHW和HIS中OR约3。在已知候选基因中，TP63的LoF变异在NHW中OR=30（95% CI: 3.3–140），CTNND1的LoF变异在HIS中OR=161（95% CI: 18–1900）。尽管相对风险较高，但考虑NSCLP人群患病率（1/700），绝对风险估计值较低（如ARHGAP29 LoF变异的绝对风险约1.7%），而FGF8、TP63、CTNND1等基因的绝对风险估计值>4.1%，提示其可能具有更强效应。
**候选基因在颅面组织中的表达**
利用公开的RNA-seq和snRNA-seq数据，检测到所有新发现和已知NSCLP基因在人类和小鼠颅面组织发育阶段表达。新基因MALRD1、GPR156和SCT在人类后期发育阶段（如Carnegie Stage 20）表达较高，而已知基因ARHGAP29、COL2A1等早期表达较强。这些表达模式与唇腭发育关键时段（E10–E14）一致，支持其功能相关性。
**讨论与结论**
本研究通过分析约3000人的WGS数据，识别了多个新的NSCLP候选基因，并复制了已知关联，同时提供了稀有变异的效应量估计，支持NSCLP的多基因遗传模型。尽管未达到全基因组显著性，但基因优先级和通路分析揭示了SCT、MALRD1、GPR156和MYOCOS等与颅面发育关键通路（如FGF、MAPK）的关联。风险估计表明，LoF变异赋予的相对风险较高，但绝对风险有限，多数基因单独不足以解释多代家族聚集现象，进一步支持多因素/多基因病因。例外情况如FGF8、TP63等基因的绝对风险估计较高，提示其可能用于更精确的遗传咨询。研究局限性包括：统计效力有限，以及非编码变异可能也起重要作用。未来需在其他人群中进行功能验证，并整合转录组和表观基因组数据。本研究扩展了NSCLP风险基因列表及其效应量，强调了关键发育通路的参与，为早期诊断和风险预测的精准遗传咨询提供了潜在依据。
