非综合征型唇腭裂的候选通路分析和候选基因测序关联研究

Non-syndromic oral cleft which is mainly comprised of non-syndromic cleft lip with or without cleft palate (NSCL/P), is a variation of a group of congenital clefting deformity caused by abnormal facial development during gestation. As a common birth defect in oral and maxillofacial structure, it severely affects the quality of life of the affected cases and their families. Currently, genetic factors contributing to the occurenc of cleft lip and/or cleft palate have been identified for some syndromic cases, but knowledge about genetic factors that contribute to the more common NSCL/P is still patchy. Neither genetic nor enviromental etiology for NSCL/P has been clearly investigated. This proposed project will identify the potential genetic susceptible pathways based on GWAS data for the 1008 Chinese NSCL/P case-parent triad samples recruited from our previous studies. In our analysis of this GWAS data based on these samples, a modified gene set enrichment algorithm will be applied for identifying the potential candidate pathways. In addition, we will utilize the 215 already recruited and 400 to be recruited NSCL/P cases and controls and case-parental triad samples for exome sequencing. After filtering the exome sequencing data, Sanger sequencing will be applied to larger number of samples for mutation validation and analysis. We will identify potential susceptible genes and mutations by analyzing the rare variants clustered within those candidate pathways discovered by pathway analysis. For the common variations identified in our sequencing analysis, some traditional methods such as transmission disequilibrium test will be used to detect independent genetic effects. Additionally,the gene by gene and/or gene by environment effects will also be unraveled by established interaction analytical methods. The environmental exposures will be analyzed independently by case control association study within this project. Our project will focus on Chinese population and it will provide more accurate risk prediction for genetic counseling to those families with high level genetic risk. The data generated from this project will also provide evidential support for medical treatment of NSCL/P and related policy making of personalized prevention.

非综合征型唇腭裂以伴或不伴腭裂的唇裂（non-syndromic cleft lip with or without cleft palate, NSCL/P）为主，是一组常见的颌面部出生缺陷，严重影响患儿及家庭的生存质量，病因尚不十分明确。本研究拟利用已获得的1008个中国人群NSCL/P患者父母核心家系进行候选基因通路分析，确定易感基因通路；并利用已获得的山西现场215对NSCL/P病例和健康对照以及400对新增NSCL/P病例和健康对照及核心家系的生物学资料，联合外显子组测序和Sanger测序筛选确定基因组罕见和常见变异，并进行大样本的关联研究。对候选基因通路的罕见变异用叠加方法分析，确定易感基因和致病突变；用关联研究和传递不平衡检验分析方法，分析环境因素与测序发现常见变异的独立作用、基因与常见母亲妊娠环境暴露因素间的交互作用以及基因间的交互作用，发现易感基因和环境危险因素。

一直以来，从确定遗传模式的复合分离分析、首先确定候选基因区域再进行区域内位点关联分析的连锁研究、首先确定易感基因的候选基因关联研究和全基因组关联研究定位基因后再进行突变的研究、到首先确定小样本中的突变位点再进行较大规模样本的验证研究，这些对致病基因定位的方法均采用了筛检的策略。本研究正是在GWAS研究结果大量发表，GWAS方法基本成为常规分析方法，DNA测序研究正待蓬勃发展的时期获得的资助。本研究借助前期获得的样本数据和国际合作数据，在GWAS分析之后，继续对既往数据进行了深入挖掘，利用环境基因交互作用的分析策略，为BMP4基因与唇腭裂的关联提供了新的人群证据，结果发表在SCI收录文献；利用关联研究对FOXF2基因与唇腭裂的关联提供了人群证据，结果亦发表在SCI收录文献。对SUMO1与唇腭裂的关联研究发现了GWAS芯片对基因组覆盖严重不足的问题，虽然利用GWAS数据进行的SUMO1与唇腭裂的关联研究未发现有统计学意义的结果，但不足以否定SUMO1是唇腭裂的候选基因，因为GWAS芯片仅在SUMO1基因测定了一个SNP。提示候选基因时期文献报道的357个唇腭裂候选基因除IRF6以外均未能得到GWAS分析验证的原因很可能是GWAS对基因组覆盖不足造成的。此外本研究还利用既往数据对ABCA4和MAFB基因的基因结构及SNPs特征进行了研究，为后续的突变发现研究提供了基础。本研究利用11条IRF6相关生物学通路的分析未发现有统计学意义的结果，对候选通路的分析将在2017年继续进行。. 利用本研究支持建立的标本库（设计募集400病例核心家系和400正常对照，已完成340病例核心家系和800正常对照），本课题组进行了IRF6、BMP4和ROR2外显子测序的DNA序列研究，但未发现有意义的突变，提示继续扩大候选基因进行研究、进行DNA全外显子序列研究和DNA全基因组序列研究的必要性，DNA序列研究将在2017年继续进行。另外，课题组在2017年将利用本课题支持继续募集60个唇腭裂家系的资料，对基因及环境因素的独立作用、基因与环境交互作用及基因间的交互作用继续研究，投稿3篇论文，其中至少一篇为SCI 收录英文论文，继续为唇腭裂病因学提供新的病因证据。进一步的DNA序列研究的开展范围将依本研究课题经费可以支持的力度开展，未能进行部分将继续申请基金支持进行研究。