插入缺失变异与银屑病发病机制相关性研究

Psoriasis is a common genetic skin disease which is hard to be cured and thought to be caused by a combination of genetic and environmental factors. It severely affects the life quality of patients. Insertion and deletion (Indel) is another major variation types except for single nucleotide polymorphism (SNP) which play important roles in the genetic susceptibility of diseases. We previously performed a whole exome sequencning (781cases vs. 676 controls) and targeted sequencing (9,946 cases vs. 9,906controls) and identified several potential associated Indel variants. Based on the previous results, This study is to validate the potential associated Indels in an independent cohort with 3,840 cases and 3,840 controls followed by conditional regression, bioinformation and function prediction analysis to confirm the functional associated Indels. The pathogenesis of the Indels on psoriasis genes will be studied in protein, cellular and animal levels using functional technologies, including western-blot, RT-PCR, tissue microarray, flow cytometry, immunohistochemistry, overexpression and knockout of target genes, construction of Indel mutant model. This study will provide basis for risk prediction, clinical diagnosis/treatment and new drug development of psoriasis.

银屑病是一种常见的遗传性皮肤病，难以根治，由遗传和环境因素共同作用所致，严重影响患者生活质量。插入缺失（Insertion and deletion，Indel）变异是人类基因组中仅次于单核苷酸多态性（SNP）的变异类型，对疾病遗传易感性起着重要作用。申请人前期开展银屑病全外显子组测序（781病和676对照）和靶向测序研究（9,946病例和9,906对照），发现多个新的潜在关联Indel位点。本项目拟基于前期基础，首先在独立3,840例病例和3,840例对照中对潜在关联位点验证，结合条件回归、生物信息学分析和功能预测确定功能性Indel变异。借助蛋白印迹、RT-PCR、组织芯片、流式细胞检测和免疫组化、基因过表达和敲低及构建Indel突变模型等功能学实验在蛋白水平、细胞水平、动物水平解析Indel变异在银屑病发病中的作用机制，进而为银屑病风险预测、临床诊疗及新药研发提供依据。

本项目基于前期银屑病插入缺失变异（InDel）研究中筛选的变异位点，对所发现的18个候选常见InDel变异，筛选了5422例银屑病病例和5240例健康对照进行Sequenom平台验证，而对于所发现的33个潜在罕见变异对应的145个银屑病病例进行Sanger测序，在25个与银屑病相关的易感基因中发现了29个未报道的indel，包括12种常见的、9种低频的和8种罕见的indel，解释了大约1.29%的银屑病遗传性。进一步分析发现，KIAA0319、RELN、NCAPG、ABO、AADACL2、LMAN1、FLG、HERC5、CCDC66、LEKR1、AFF3、ABCG2、ANXA7、SYTL2、GIPR、METTL1和FYCO1为未报道的银屑病基因。基于所发现蛋白编码变异与银屑病的关联，进一步完成银屑病蛋白截断变异（PTV）、结构变异（SV）等不同变异类型与银屑病的分析，共鉴定出8720个PTV，其中77%既往未报道过，证明PTV高度的人群特异性。发现88%的PTV是有害的且受到净化选择的影响，提示了自然选择对人类遗传变异的塑造与影响。鉴定出4,535个SV，并发现4个SV与银屑病相关，包括新发现位于MHC和IL12B的3个首次报道的SV和验证1个位于LCE的SV。这4个SV的遗传力解释度为14.26%。通过多套基因组变异数据的基因型填充和Meta分析，,发现了10个新的位点（loci）,定义了TERT、PPARD、VANGL2、CXCR2、NPHP3等16个新的易感基因，此外，通过Meta分析在查询到的已报道的277个位点中,共计有139个位点在本研究中被验证，121个位点所在的基因可以被验证出来，而未被验证的6个基因17个SNP多为欧洲人群所报道，揭示了不同人群银屑病的遗传异质性。阐释了细胞增殖调控、表皮细胞的生长以及细胞因子介导的通路与银屑病发病机制中的作用。筛选其中与银屑病的候选基因开展了细胞水平、动物模型等方面的功能学研究。成果为疾病预防，临床诊断、治疗、疗效预测及遗传咨询等奠定基础，进一步推动银屑病发病机制与转化医学医学的研究。