史上最大规模外显子测序！这些基因和糖尿病有关

2型糖尿病是一种很常见的疾病，威胁着全球人类的健康。根据国际糖尿病联盟（IDF）的统计，在2017年，大约有4.25亿糖尿病成人患者；到2045年，患者预计会增长到6.29亿。想要预防和治疗2型糖尿病及其并发症，了解发病机理至关重要。

顶尖学术期刊《自然》今日在线发表了一项有关2型糖尿病的大规模数据研究，来自世界各地数百名科学家联手向这种复杂疾病的遗传风险发起挑战。

这项研究以外显子测序为手段，分析了近5万人的蛋白质编码基因，鉴定出与2型糖尿病相关的新型罕见变异。这一发现或有助于改进对2型糖尿病的特征鉴别和治疗。

通讯作者Jason Flannick博士是哈佛-麻省理工Broad研究所的成员，致力于利用人类基因以及更广泛的组学数据来加深对人类疾病的理解，促进治疗。2型糖尿病则是他所关注的重点之一。他在多个探索糖尿病风险的国家和国际遗传学与生物信息学联盟中发挥领导作用，包括推动开发一个有关2型糖尿病的公共知识门户网站，使全球研究界可以广泛获取相关的人类基因数据。

▲此次研究分析得到的外显子组关联结果可以在该知识门户网站公开获取（图片来源：网站截图）

随着基因测序技术的快速发展，生物信息学家开始通过识别与生理特征有因果关系的分子改变，来理解2型糖尿病的发病风险。全基因组关联研究（GWAS）已经找出了与数百种性状相关的数千个基因座。但这些在总体上只能解释遗传性的一小部分。原因可能是分布频率较低（次要等位基因频率<0.5%）的罕见变异难以通过GWAS检测出来。

因此，这项研究采用了外显子组测序的方法作为补充。由于外显子是基因组中编码功能蛋白的区域，外显子组测序有助于找出对蛋白功能或疾病具有显著影响的变异，为基因功能和疾病风险之间建立直接的因果关系。

然而对于2型糖尿病这类复杂的疾病，先前外显子组测序研究检测出的重要罕见变异相对较少，一部分原因可能是先前的样本规模有限，例如过去研究中疾病病例最多不到10000例。

▲Jason Flannick博士是本次研究的通讯作者，推动了多个2型糖尿病研究联盟的合作（来源：Broad研究所官网）

为增加对罕见编码基因变异的分析能力，此次研究扩大了样本规模。在国际合作的努力下，研究团队采集并分析的数据来自20,791名2型糖尿病患者和24,440名对照组人员。这是迄今发表的规模最大的2型糖尿病外显子组测序研究。事实上，对于任何疾病而言，它也是规模最大的外显子组测序研究。

并且，近5万名参与者在遗传学上包含了5个祖源类群，自述祖先包括西班牙裔/拉丁裔、欧洲、非裔美国人、东亚和南亚。因此，从生物学角度来讲，分析结果有着广泛的意义。

研究团队通过外显子组关联分析找出7个位点上15个变体表现出显著关联，其中2个是过去GWAS没有发现的新变体。在基因级别上，有3个基因达到显著关联。

▲分析中找到的最为显著的基因列表，点击图片可观看高清大图（来源：《自然》）

作者分析表明，可能需要约75,000–185,000例样本，才能在已知的II型糖尿病基因靶标中，鉴定出效应较强的重要罕见变异。目前的结果也证明，外显子组测序以及全基因组关联研究都在促进我们理解复杂疾病的遗传风险中有价值。

参考资料：

[1] Jason Flannick et al., (2019) Exome sequencing of 20,791 cases of type 2 diabetes and 24,440 controls. Nature. DOI: 10.1038/s41586-019-1231-2