两个精神分裂症高发家系的全基因组外显子测序研究

薛潮彪，朱 俊，孔凡芝，林 芸，吴 宇，陈耿谊，陈 璨，洪晓虹

(1.汕头市中心医院;2.汕头大学精神卫生中心,广东 汕头 515041;3.深圳市康宁医院，广东 深圳 518000;4.汕头市第四人民医院,广东 汕头 515041)

精神分裂症是一种常见的病因至今未完全阐明的精神疾病，包含着一组多样且易变的症状群，如听幻觉，妄想信念，紊乱的思维，情感淡漠，行为怪异，社会退缩，认知功能损害等多方面的障碍和精神活动与环境不相协调。精神分裂症是最常见最严重的精神疾病之一，据世界卫生组织 2001年统计，精神分裂症约占全球疾病总负担的2.8%[1]，其全球患病率约为1%，并使得人的预期寿命平均减少10～20年[2]。谱系分析发现精神分裂症是一种多基因遗传性复杂性疾病，可能由多基因的微效作用以及非遗传因素共同作用所致，其遗传率约达80%[3]。利用高发家系开展的研究将有助于揭示遗传和环境因素在该病发生中的效应和遗传方式。近年来，应用全基因组外显子测序研究(WES)对精神分裂症的研究逐渐增多，由于它具有高度的灵敏度，能够发现在外显子区中与精神分裂症密切相关的稀有变异体。

1 资料与方法

1.1家系信息①收集符合精神分裂症高发家系标准(在家系中一级亲属二代或三代中有两个或两个以上确诊的精神分裂症患者)的两个家系(如图1、图2)。②按遗传研究诊断问卷(DIGS)收集家系成员资料，精神分裂症患者按照精神障碍定式检查(DSM-4 轴Ⅰ定式临床检查患者版 SCID-I/P，Structured Clinical Interview for DSM-Ⅳ-TR Axis I Disorders-patient Edition，四川大学华西医院心理卫生研究所翻译，北京回龙观医院临床流行病学研究室修订)。③患者符合DSM-4偏执型精神分裂症诊断标准。④签署知情同意书。

1.2统计学处理及遗传软件分析对所有的调查问卷进行审核后，由专业人员进行整理、归纳并录入计算机后形成数据库，采用SPSS 13.0软件进行统计分析，计量资料采用均数±标准差进行描述，采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。应用遗传学软件Chromas和novosnp 3.0.1进行分析。

图1 家系1(SCZ1)

图2 家系2(SCZ2)

2 结 果

本次研究为第一阶段成果，我们采取的策略是在每个家系中选取的一个患者和一个正常家属(如图1、图2中▲)对照进行全基因外显子测序后，应用遗传学软件Chromas和novosnp 3.0.1进行分析。

2.1家系1(SCZ1)阳性突变基因在第一个精神分裂症高发家系(SCZ1)中，筛选出18个基因突变位点，PCR扩增后，进行Sanger测序验证，确定13个阳性突变基因，结果见表1。

表1 家系1(SCZ1)阳性突变基因分析

注：Ins：插入移码突变；Del：缺失移码突变； SNV：单核苷酸变异；Rare:稀有突变。

2.2家系2(SCZ2)阳性突变基因在第二个精神分裂症高发家系(SCZ2)中，筛选出14个基因突变位点，PCR扩增后，进行Sanger测序验证分析，确定14个阳性突变基因，结果见表2。

表2 家系(SCZ2)阳性突变基因分析

续表2 家系(SCZ2)阳性突变基因分析

注：Ins：插入移码突变；Del：缺失移码突变；Spl：剪切位点突变；SNV：单核苷酸变异；Rare:稀有突变。

2.3两个家系外显子测序突变位点总结见表3。

表3 两个家系外显子测序突变位点总结

注：Ins：插入移码突变；Del：缺失移码突变；Spl：剪切位点突变；SNV：单核苷酸变异。

3 讨 论

从临床表型看，这两个家系的精神分裂症患者临床特征相似，起病年龄在青壮年，表现为言语性幻听、被害妄想，受幻觉和妄想支配下的情感不协调和意志行为紊乱等症状，诊断为偏执型精神分裂症，两个家系的精神分裂症患者临床表型是一致的。

从谱系分析生物学背景发现两个家系的遗传方式是不相同的。SCZ1三代中第二代的两个男性和第三代的一个男性患者，三代中的女性都不患病，其遗传方式有可能是性染色体隐形遗传(图1)；SCZ2三代都有患者，到第三代时有三个男性患者，并且有男性和女性患者，其遗传方式有可能是常染色体遗传(图2)。

常见病-稀有变异体(CDRV)遗传模式是指不少疾病的基因变异体不是由其祖先遗传而来，而是在较近时期突变而来，其中大多数的变异是稀有变异体。在两个家系的外显子测序发现大部分基因突变与之前的相关研究得出的变异体不同，且在不同的家系携带着一个或两个稀有的高外显率的变异体，如在SCZ1中共分离基因是GSTP1(表1)，而在SCZ2中是ANKRD33和SLC11A2(表2)，它们是否是各自高发家系的易感性主基因，需进一步的研究，了解其在各自的家系中精神分裂症发病的作用。我们对这两个家系现阶段的研究结果支持精神分裂症可能存在着常见病-稀有变异体(CDRV)的遗传模式的家系[23]。常见病-常见变异体(CDCV)遗传模式是指共同的基因变异体在远祖时期就已形成并一直遗传下来，其外显率通常较低，通过累积效应将大大地增加疾病发生的危险率，并且稀有的突变体常隐藏在共有的突变体内，对疾病的风险度产生重要的影响。在两个家系中我们分别发现多个精神分裂症常见变异体，它们存在于家系的成员中，也有与其他疾病相关，提示它们有可能是易感性基因，也可能是共病基因，如GSTP1可能与精神分裂症相关[13]；TRPM5基因变异易导致2型糖尿病的发生[10]，基因位于11p15.5，也是偏执型精神分裂症的易感区域；多个研究表明GAD1是精神分裂症[12]和双相障碍[24]候选易感基因；SLC11A2可能是阿尔兹海默症的易感基因[21]。我们这两个家系的初步研究结果提示精神分裂症存在常见病-常见变异体(CDCV)的遗传模式可能，有必要进行进一步的验证[23]。精神分裂症是一种多基因遗传的复杂性疾病，有着高异质性的特点，我们的结果提示临床表现相似的精神分裂症患者，其分子生物学背景是不一样的。

全基因组外显子测序是一种能高效捕获外显子中与精神分裂症发病相关的稀有变异体的新一代技术，但它是分段基因测序捕捉，可能出现捕捉均匀、偏差、假阳性等现象，总体而言其准确率较高(表3)。本阶段在每个家系中选取的一个患者和一个正常家属对照进行全基因外显子测序的策略，寻找基因突变点，这些基因突变点在既往的研究表明与阿尔兹海默病、精神分裂症、双相情感障碍、糖尿病等脑功能和代谢性疾病有着密切联系，提示精神分裂症可能有不同的遗传背景，需要积累更多的家系，借助信息生物学技术分析，揭示其遗传方式。