X染色体遗传变异与Graves'病易感性的关联研究

Graves' disease is a female-predominant organ-specific autoimmune disease, with a 5- to 10-fold excess in women. Many studies indicated that X chromosome should harbor important genes contributing to Graves' disease susceptibility. However, no X-linked susceptibility gene was found till now. Since the copies of X chromosome of males and females were different and the X chromosomes of females have the process of inactivation, methods designed for testing of associations between a phenotype and an autosomal genotype are not applicable to X chromosome data. No X-linked Graves' disease susceptibility gene was found in previous genome-wide association studies (GWAS), for there are no powerful statistics established to test for X chromosome association. In this project, we aimed to modify the statistics for X chromosome association analysis to access the influence of X-linked variants on disease risk more accurately. Based on the modified statistics, we will develop an R package for analysis of X chromosome data from GWAS. We will analysis the X chromosome data from our previous GWAS study using the modified statistics implemented in the R package. The associated variants from the GWAS samples will be genotyped in an independent sample collection to find the susceptibility genes and variants. Finally, we will explore the biology mechanisms of the X-linked genetic variants on disease pathogenesis using bio-informatics and biology methods and provided clues for explaining the phenomenon of female predisposition in Graves' disease.

Graves'病是一种女性高发的自身免疫性疾病，女性发病率约为男性的5-10倍。很多研究提示X染色上存在着影响Graves'病发病的重要基因，但目前并没有发现X连锁的易感基因。男女X染色体的数目不同且女性X染色体存在随机失活的现象，因此常染色体关联研究的分析方法不能直接用于X染色体。由于缺乏有效的关联研究的分析方法，前期全基因组关联研究（GWAS）没有发现X染色体上的易感基因。本课题拟在以往分析方法的基础上，改进X染色体关联研究的方法，更为准确的估计X连锁变异对疾病的影响，并开发相应的R软件包，用以分析GWAS研究的数据。对前期已完成的中国人群Graves'病GWAS研究的X染色体数据，利用改进的方法进行深入挖掘，发现易感变异并在独立的大样本中进行验证，鉴定易感基因和变异。利用生物信息学和分子生物学手段，阐述X染色体上疾病相关遗传变异影响疾病发生的生物学机制，为解释男女发病率不同提供线索。

Graves’病（甲亢）是一种女性多发的自身免疫性疾病，X染色体对该病的影响早已被认识到。但是，无论是先前的候选基因研究还是最近的GWAS研究都没有发现X染色体的易感基因。回顾已发表的复杂疾病GWAS研究，我们发现此类研究与后续的荟萃分析皆把重点放在常染色体数据上，X染色体的数据常被忽略。主要原因就是缺乏考虑到X特殊性的统计方法。在本研究中，我们改善X染色体关联研究的统计方法，把男性和女性样本都用于关联分析。用两种方法分析GWAS中X染色体的数据。一种方法是 logistic回归模型，把性别作为共变量引入模型；另一种方法是将X染色体失活效应考虑进去的加性模型。我们编写了R软件Xassoc来实现这两种分析方法。.课题组前期完成甲亢的全基因组关联研究，但是前期分析没有对X染色体的数据进行分析。在本研究中两种分析方法的结果都显示染色体Xq21.1的一组SNPs达到了全基因组关联研究的显著性水平，其中rs3827440是GPR174基因上的非同义突变（Plogistic regression = 9.52×10-8; PAdditive = 4.60×10-9; OR =1.76, 95% CI 1.45-2.13）。rs3827440 (519C T)导致GPR174基因第162位氨基酸由脯氨酸变为丝氨酸。对rs3827440在独立的验证样本中进行分型，验证样本包括4,564 例甲亢患者和3,968 例性别匹配的对照。结果得到验证（合并分析Plogistic regression = 5.53×10-21; 合并分析 PAdditive= 4.26×10-22; OR =1.69, 95% CI 1.53-1.86）。基因表达研究显示GPR174基因广泛表达于免疫相关的组织，rs3827440基因型与GPR174基因的表达水平相关（P = 0.002)。GPR174基因在男女之间不存在表达差异。我们进一步对2,608 名患者和2,328名对照的 GPR174外显子及UTR区域进行重测序，研究罕见变异对甲亢易感性的影响。重测序结果显示GPR174基因上的罕见突变也与疾病的易感性相关（P = 1.16×10-3）。X染色体上疾病相关位点的发现拓宽了我们对X染色体对疾病易感性影响的认识。