《Molecular Psychiatry》:Common genetic variants are associated with increased likelihood of latent co-occurring neurodevelopmental and mental health factors among autistic individuals
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自闭症个体表现出更高的共病神经发育与精神健康疾病负担,但这些共病的遗传结构仍不清楚。研究人员利用SPARK研究中表型数据(N=74,204)与遗传数据(N=17,582),考察了共病因素的结构、遗传力、与自闭症的多基因相关性(pleiotropy)以及与一般人
自闭症个体表现出更高的共病神经发育与精神健康疾病负担,但这些共病的遗传结构仍不清楚。研究人员利用SPARK研究中表型数据(N=74,204)与遗传数据(N=17,582),考察了共病因素的结构、遗传力、与自闭症的多基因相关性(pleiotropy)以及与一般人群对应疾病的遗传相关性(additivity)。首先,验证性因子分析(confirmatory factor analysis, CFA)识别出三个相关因素,分别对应行为因素(ADHD、破坏性行为障碍)、情感因素(cothymic:抑郁、焦虑)与思维障碍因素(精神分裂症、双相障碍),其结构 mirrors 一般人群模式。其次,三个因素均具有显著SNP遗传力,而在该样本中罕见变异未与上述因素相关。第三,多基因评分(polygenic scores, PGS)与遗传相关性显示,三因素与一般人群对应疾病存在正向共享遗传,但与自闭症无共享遗传,支持additivity假设。第四,家系内分析(N=5236 trios)显示行为因素与情感因素存在直接遗传效应而非间接遗传效应。综上,研究人员发现其他遗传因素的加性效应可解释自闭症部分潜在共病神经发育与精神健康因素。
研究背景方面,自闭症(autism spectrum disorder, ASD)个体常共病多种神经发育与精神健康疾病,约70%自闭症儿童符合至少一种精神疾病标准,成人共病率亦高。既有研究多关注社会情境与不良经历,而遗传这一因素研究不足。自闭症本身高度遗传,可由全等位频率谱上的常见与罕见变异共同解释;一般人群中神经发育与精神疾病也具遗传相关。但尚无研究系统检验自闭症个体内部共病情形的遗传架构。两个竞争模型被提出:多效性(pleiotropy)认为自闭症相关变异同时增加共病风险;加性(additivity)认为共病由区别于自闭症的额外遗传影响驱动。因共病常共现且诊断类别存在异质性,研究人员采用潜在因素模型,并在SPARK队列中首次大规模检验常见与罕见变异对潜在共病因素的作用。该研究发表于《Molecular Psychiatry》,意义在于将分类诊断与维度潜在因素结合,为自闭症共病的精准筛查与机制研究提供证据。
主要关键技术方法上,研究人员使用SPARK队列表型数据74,204名欧洲祖源自闭症个体做验证性因子分析,遗传分析限定17,582名经质控欧洲祖源个体;基因型用Illumina Global Screening Array分型、TOPMED面板插补;用GCTA-GREML与LDSC估计SNP遗传力与遗传相关;用fastGWA-GLMM做全基因组关联分析(GWAS);用PRScs基于外部GWAS汇总统计构建多基因评分(PGS);用PennCNV与QuantiSNP共识流程从SNP阵列检出的拷贝数变异(copy number variant, CNV)及trios外显子数据的从头变异(de novo variant, DNV)做罕见变异分析;用5236个trios做直接/间接遗传效应回归。
Phenotypic profiles of co-occurring health conditions in autistic individuals
研究人员通过验证性因子分析在74,204名自闭症个体中确定三因素模型:行为因素含ADHD与破坏性行为障碍(disruptive behaviour disorder, DBD),情感因素含焦虑与抑郁,思维障碍因素含精神分裂症与双相障碍,拟合指标CFI=0.972、TLI=0.929、RMSEA=0.05,结构与一般人群一致;四格相关显示疾病间共病模式同一般人群,女性更易焦虑抑郁双相,男性更易ADHD,认知受损者共病更高。
Common variant genetic architecture of co-occurring neurodevelopmental and mental health conditions
研究人员用GREML-SC与LDSC发现行为因素SNP遗传力最高(GREML-SC h2=0.21),思维与情感因素较低但显著;三因素间遗传相关高,说明共病潜在因素具常见变异基础。
Genetic associations with co-occurring conditions and factors
研究人员用遗传相关与回归发现:自闭症PGS及发色负对照均与三因素无关;外部ADHD、DBD、PTSD、抑郁GWAS与行为/情感因素显著遗传相关,支持additivity;PGS中ADHD、抑郁、教育成就(educational attainment, EA)与所有因素正向相关;罕见变异仅与认知受损相关,不与三因素相关。
Direct and indirect genetic effects
研究人员在5236个trios中放入先证者及父母PGS回归,发现先证者抑郁PGS、EA PGS预测情感与行为因素,ADHD PGS预测行为因素,为直接遗传效应;父/母PGS无显著作用,无间接遗传效应。
Supplementary analyses with individual diagnoses
研究人员对六类具体诊断做补充分析,仅ADHD与DBD具显著LDSC SNP遗传力,且与外部对应GWAS遗传相关显著,PGS方向同行为因素结论一致,EA PGS对DBD有直接效应。
讨论部分总结:研究人员指出行为/情感潜在因素具显著SNP遗传力,支持诊断双轴化:分类诊断加维度因素。共病因素与一般人群对应疾病共享遗传,支持additivity而非自闭症多效性;自闭症PGS无作用可能因表型异质与自闭症GWAS效力不足。罕见变异不影响潜在共病因素,可能源于collider bias、效力不足、表型异质或诊断遮蔽(diagnostic overshadowing)。家系分析证明直接遗传效应存在、父母遗传通过环境产生的间接效应不存在。该结果契合Neale和Kendler及Krueger的共病 Liability 模型。
结论部分翻译:在本研究中,研究人员对SPARK队列中自闭症个体共病神经发育与精神健康潜在因素做了首次大规模遗传研究,突出五项结果。第一,行为因素与情感因素具中等显著SNP遗传力,提示其来自复杂社会生物机制,潜在因素具遗传性支持以维度潜在因素为一轴、常规分类诊断为另一轴的双轴诊断效用。第二,支持additivity假设,自闭症个体情感与行为因素与一般人群对应疾病具中高遗传相关,说明相似遗传变异关联自闭症个体与外部队列的神经发育/精神表型。第三,PGS与遗传相关均未发现自闭症与潜在共病因素共享遗传,说明自闭症内共病由独立于自闭症诊断的疾病特异性遗传因子及其他社会环境因素共同导致,但研究人员承认该发现受自闭症表型异质与现有自闭症GWAS低效力影响,需再研究。第四,未发现罕见遗传变异提高自闭症个体潜在共病因素可能性的证据,尽管罕见变异关联认知受损且在外部队列关联神经精神疾病,该模式可能反映collider bias、统计效力有限、携带/不携带罕见变异自闭症个体表型异质或诊断遮蔽。第五,家系分析表明PGS对某些潜在因素的作用为直接遗传效应,无父母通过家庭环境产生的间接遗传效应。