原文:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6677250/
介绍
抽动症是一种复杂的神经精神障碍,其表现谱包括慢性(持续性)运动或发声抽动障碍(慢性抽动)和短暂(临时性)抽动障碍。尽管抽动症具有很高的遗传性,但已知的抽动症风险基因变异(例如CNTN6、NRXN1、SLITRK1、HDC和CELSR3)仅占受影响个体的不到2%。抽动症具有高度多基因性,多个常见遗传变异在基因组范围内广泛分布,对其具有小效应。因此,全基因组关联研究将有助于进一步阐明其潜在的遗传病因。
迄今为止,只有一项抽动症全基因组关联研究(GWAS)已经发表。虽然没有单个核苷酸多态性(SNP)符合全基因组显著性标准($p=5.0×10^{−8}$),但总体上,顶级SNP($p值<1×10^{−3}$)在额叶皮质中富集了表达定量性状位点(eQTLs),在小脑中富集了甲基化定量性状位点(mQTLs),表明这些变异的相当比例与抽动症以及其他抽动障碍具有生物学相关性。然而,与其他神经精神障碍一样,需要更大的样本量来阐明该疾病的遗传基础。在这里,我们报告了来自精神遗传学联盟(PGC)抽动症工作组的GWAS元分析结果,样本量几乎是最初 GWAS 的四倍。我们还探索了聚合的抽动症多基因风险,以验证两个具体假设:
1)抽动症和相关抽动障碍是否具有共同的遗传病因;
2)抽动症多基因风险评分是否与最严重的抽动症严重程度相关,并可能成为未来疾病严重程度的潜在预测因子。
方法
研究对象
主要的 GWAS 元分析包括四个欧洲血统(EU)的 GWAS 数据集:
1)来自最初的抽动症 GWAS(GWAS1)的 969 例病例和 3923 例与之血统匹配的对照组;
2)2711 例额外的欧洲血统抽动症病例和 3762 例与之血统匹配的对照组(GWAS2);
3)来自 GWAS1 的抽动症病例和一个或多个受影响的家庭成员(N=548),以及 597 例与之血统匹配的对照组(GWAS2 FAM);
4)来自 TIC 遗传学联盟(TIC)的 591 例独立欧洲血统抽动症病例和 1206 例未选择的与之血统匹配的对照组。有关基因分型的详细信息请参见在线数据补充材料(表S1和S2)。
GWAS1:969 例欧洲血统病例来自美国、加拿大、英国、荷兰的抽动症专科诊所,以及通过美国抽动症协会会员招募。根据 DSM-IV-TR标准和经验丰富的临床医生对抽动症进行诊断。3923 例对照组主要来自先前基因分型的未选择人群对照组,并与病例进行血统匹配。
GWAS2:通过电子邮件/在线招募结合经过验证的基于网络的表型评估(N=1,264)或来自美国、加拿大和欧洲的抽动症专科诊所(N=1,607)确定了 2871 例欧洲血统的符合 DSM-5 抽动症标准的病例(补充方法)。所有受试者在 UCLA 神经科学基因组学核心(UNGC)进行了基因分型。经过质量控制,保留了 2711 例病例进行分析。
GWAS2 FAM:家庭样本包括来自 207 个独立家庭的 548 个抽动症病例和一级亲属。175 个病例来自原始的抽动 GWAS1 样本;这些病例与血统匹配的对照组一起从 GWAS1 分析中删除,并与家庭样本重新分析。32 个抽动症病例和 341 个其他受影响的家庭成员(总数N=373)与 GWAS2 病例对照样本一起进行基因分型。597 例与之血统匹配的对照组从先前基因分型的对照组中选择(补充方法)。
TIC:TIC 遗传学样本包括 591 个病例,其中 579 个符合 DSM-5 抽动症标准,12 个符合 DSM-5 慢性运动或发声抽动障碍标准(表S1,S2)。
对照组:6920 个欧洲血统对照组来自先前基因分型的未选择人群对照组用于 GWAS2 分析;另外 595 个欧洲血统对照组与抽动症病例一起进行基因分型(表S1;补充方法)。
deCODE:来自冰岛的独立病例-对照复制样本(deCODE genetics,冰岛雷克雅未克)包括 706 例冰岛抽动症病例和 466 例其他抽动障碍(慢性抽动或未指定抽动障碍)病例(补充方法)。还有 127,164 个未经筛选的与人群匹配的对照组;其中 6,068 个经过筛选并报告没有终身亚临床运动或发声抽动。病例和对照组在 deCODE 上进行了基因分型(补充方法)。
18 岁及以上的参与者提供了书面知情同意。18 岁以下的个体给予同意;还获得了父母的许可。该研究获得了所有参与机构的人体伦理委员会的批准。
质量控制
基因分型质量控制在PLINK v1.9中进行(补充方法)。通过全基因组亲缘关系估计确定重复和亲属关系,并从病例对照样本中删除每对重复或亲属成员中的一个。对于两个个体都有抽动症诊断的亲属对,从病例对照样本中删除,并移至基于家庭的分析。
通过多维尺度(MDS)分析评估人群分层;移除非欧洲血统的个体和在每个 MDS 分量上的极端离群值(补充方法和图S1)。通过所有MDS 分量验证了病例对照匹配。经过质量控制后的最终 GWAS2 样本包含 2711 例病例和 3762 例与之血统匹配的对照组,以及 550,550个 SNP;最终的 GWAS2 FAM 样本包含 548 例病例/家庭成员,597 例与之血统匹配的对照组和 236,748 个SNP。最终的 TIC 样本包括591 例病例和 1206 例与之血统匹配的对照组,以及 581,774 个SNP(表S2)。
插补和全基因组关联分析
针对主要的元分析,使用 1000 基因组计划第一阶段整合单倍型(2013年12月发布,去除单体位点)作为参考面板,对所有基因型数据进行 SNP 插补。使用 ShapeIT 对基因型数据进行相位化处理,然后使用 IMPUTE v2 进行插补。排除信息分数<0.6或确定性<0.9的 SNP。
在 PLINK1.9 中,对 GWAS2 和 TIC 样本的插补剂量数据分别进行全基因组关联分析,采用加性模型的逻辑回归,将前四个 MDS 分量和与抽动症病例对照状态相关的任何其他 MDS 分量(p<0.05)作为协变量。在 MMM v.1.0 中使用线性混合模型进行 GWAS2 FAM 关联分析,以控制家族相关性。如上所述,对 GWAS1 样本进行重新插补;在四个以血统为基础的分层中进行关联分析:非孤立欧洲人(GWAS1_EU)、亚述犹太人(GWAS1_AJ)、法裔加拿大人(GWAS1_FC)和GWAS1 TIC(GWAS1_TIC)(表S2)。
使用 METAL 中的逆方差方法对 GWAS1、GWAS2、GWAS2 FAM 和 TIC 数据集进行主要的 GWAS 元分析。使用 Cochran's I2 统计量评估异质性。对于每个单独的 GWAS 和整体元分析,使用所有 MAF>0.01 的 SNP 计算基因组控制因子(λ),以识别残余的人群分层或系统技术偏差(图S2)。将 GWAS 摘要统计数据应用于高质量、常见的 SNP(INFO>0.9和MAF>0.01)的连锁不平衡(LD)分析,以检查 LDSC 截距作为 GWAS 检验统计量膨胀的更具体的度量,以确定残余偏差或分层。GWAS 的全基因组显著性阈值(19, 20)设定为$p=5.0×10^{−8}$。
遗传度估计
基于 SNP 的抽动症遗传度是在患病风险尺度上进行估计的,假设人群患病率为0.8%,使用 LDSC 以及在排除亚述犹太人样本后,在 GWAS1 和 GWAS2 样本中使用基因型水平数据进行线性混合模型分析。为了比较不同获取方法收集的抽动症样本的相对多基因负担,将抽动症 GWAS1 和 GWAS2 数据集分为 3 组:
1)GWAS1 病例(25%来自受影响的兄弟姐妹家庭);
2)通过抽动症专科诊所招募的 GWAS2 病例;
3)通过电子邮件从美国抽动症协会会员中招募的 GWAS2 病例,并使用基于网络的表型测量工具进行评估。
在进一步严格的SNP和样本质量控制后(补充方法),分别和联合估计了每个获取组的基于SNP的遗传度。
使用 LDSC 进行分割遗传度分析,评估不同功能注释类别和不同细胞/组织类型中的抽动症基于 SNP 的遗传度富集情况,并检查 GWAS1、GWAS2 和 TIC 数据集之间的遗传相关性。
靶向复制
使用基于人群的 deCODE 样本来:
1)独立复制主要元分析中的 39 个顶级独立 LD-SNP($r^2<0.2$且MAF>0.01;$p<1.0×10^{−5}$),随后进行符号检验以检查这些顶级 SNP 在两个数据集中效应方向的一致性,并使用逆方差方法对这 39 个 SNP 进行有针对性的元分析(补充方法);
2)通过多基因风险评分(PRS)分析(补充方法)来研究抽动症与其他抽动障碍之间的遗传关系。进行逻辑回归分析,测试 PRS 对抽动症和抽动障碍病例与对照组的预测能力,根据性别、出生年份和前 20 个主成分进行调整。
多基因风险评分分析
使用交叉验证方法,对主要元分析中所有受试者进行了基于全基因组的抽动症 PRS 调整(aPRS),使用 LD 独立 SNP($r^2<0.2$)的整个分布(GWAS p≤1),并用于研究抽动症 aPRS 与获取方式、抽动症/慢性抽动的家族史以及终身最严重的抽动严重程度(耶鲁全球抽动严重度评分总抽动分数,范围0-50)之间的关系(补充方法)。
基因和基因集富集分析
在 MAGMA 中进行了基于基因和竞争性基因集富集分析(补充方法)。基于基因的检验统计量是根据为每个基因分配的所有 SNP 的关联摘要统计数据得出的,包括考虑 LD 后的 50kb 区域。基因组范围内的P值进行了 Bonferroni 校正,共计 18,079 个基因。然后,对 53 个不同的人类组织中的基因组表达富集进行了分析,使用 GTEx RNA-seq 数据,对 53 种组织类型进行了 Bonferroni 校正($p=0.05/53=9.4×10^{−4}$)。测试的基因集包括来自外显子测序研究的 107 个可能的自闭症谱系障碍易感基因,进化受限基因(丧失功能不耐受性(pLI)得分>0.9),以前在抽动症病例中发现的富集有害稀有变异(大 CNV 或新生的丧失功能突变)的受限基因,以及来自 MSigDB6.0 的所有基因本体术语(补充方法)。对测试的基因集数量进行了 Bonferroni 校正。
结果
全基因组关联研究
最终的 GWAS 元分析包括了 4,819 例抽动症病例和 9,488 名对照组,共计 8,265,319 个SNP。在任何单个数据集(图S2)或最终的元分析中都没有观察到残余的人群分层或系统性技术伪影的证据(λ=1.072,λ1000=1.011,图1)。LDSC 分析表明,观察到的测试统计量膨胀的 86% 可归因于全基因组的潜在多基因信号(图S3)。使用“leave one out”方法在每个单独的 GWAS 数据集和 deCODE 样本中进行的 PRS 分析表明,所有贡献数据集之间存在遗传同质性(图S4和S5)。
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在 GWAS 元分析中,位于 13q12.2 染色体上的顶级 SNP rs2504235 超过了全基因组的显著性阈值(OR=1.16,$p=2.1×10^{−8}$,表1;图S6)。rs2504235 位于 FLT3 基因的内含子中,编码 FMS 样酪氨酸激酶3。虽然没有其他 SNP 达到全基因组的显著性,但位于rs2504235 附近 11.4 kb 处且与 rs2504235 强连锁的常见 FLT3 错义变异(Thr227Met)rs1933437 的 p 值为$p=8.2×10^{−8}$(表S3)。通过 LD 修剪($r^2<0.2$)后进行条件关联分析,在每个 2 Mb 窗口内控制最显著的 SNP,并手动检查区域关联图以确认附近 SNP 的关联统计证据的存在,鉴定出 39 个具有$p<1×10^{−5}$的 LD 独立指标 SNP(表S3和S4)。表 1 中列出了前 10 个 LD 独立指标 SNP。
SNP | CHR | BP | A1/A2 | Primary meta-analysis | deCODE | Primary + deCODE | LD block | GENES | GWAS catalog |
---|
INFO | FRQ | OR | P | FRQ | OR | P | OR | P |
---|
rs2504235 | 13 | 28,612,886 | A/G | 0.99 | 0.38 | 1.16 | 2.1E-08 | 0.32 | 0.94 | 0.50 | 1.14 | 2.4E-07 | 28591318..28659473 | FLT3 | |
rs191044310 | 10 | 23,705,451 | A/T | 0.83 | 0.02 | 0.54 | 1.5E-07 | 0.0024 | 2.27 | 0.25 | 0.56 | 5.9E-07 | 23661149..23815120 | OTUD1 | |
rs13407215 | 2 | 161,544,891 | T/C | 1.00 | 0.02 | 2.21 | 1.9E-07 | 0.0001 | 0.02 | 0.85 | 2.21 | 1.9E-07 | 160090844..162912453 | AHCTF1P1,BAZ2B,CD302,DPP4,ITGB6,LOC643
072,LOC100505984,LOC100996579,LOC1019
29512,LY75,LY75-CD302,MARCH7,MIR4785,PLA2R1,PSMD14,RBMS1,SLC4A10,TANC1,TANK,TBR1,WDSUB1 | |
rs2708146 | 2 | 58955953 | G/A | 1.009 | 0.46 | 0.88 | 3.2E-07 | 0.48 | 0.98 | 0.75 | 0.89 | 8.0E-07 | 58847953..59094609 | LINC01122 | |
rs1906252 | 6 | 98,550,289 | A/C | 1.00 | 0.49 | 0.88 | 7.0E-07 | 0.50 | 0.90 | 0.17 | 0.88 | 2.8E-07 | 98214814..98664414 | MIR2113 | Bipolar disorder, Educational attainment, Gut
microbiota, Intelligence |
rs12459560 | 19 | 52,318,380 | T/G | 0.98 | 0.15 | 1.19 | 8.2E-07 | 0.16 | 1.08 | 0.45 | 1.18 | 9.1E-07 | 52266072..52606936 | FPR1,FPR2,FPR3,HCCAT3,LOC101928571,ZNF350,ZNF432,ZNF577,ZNF613,ZNF614,ZNF615,ZNF616,ZNF649,ZNF841 | |
rs117648881 | 8 | 113,581,898 | A/G | 0.77 | 0.02 | 0.59 | 8.8E-07 | 0.01 | 0.72 | 0.32 | 0.60 | 6.2E-07 | 113581898..114612903 | CSMD3,MIR2053 | |
rs6670211 | 1 | 29,576,784 | A/C | 1.00 | 0.47 | 0.88 | 1.4E-06 | 0.42 | 0.94 | 0.45 | 0.89 | 1.5E-06 | 29188630..29607279 | EPB41,MECR,OPRD1,PTPRU,SRSF4,TMEM200B | |
rs72853320 | 6 | 36,623,338 | A/G | 1.00 | 0.13 | 1.20 | 1.7E-06 | 0.12 | 0.88 | 0.28 | 1.17 | 2.2E-05 | 36375986..36658092 | CDKN1A,KCTD20,MIR3925,PANDAR,PXT1,RAB44,SRSF3,STK38 | |
rs73205493 | 4 | 2,460,571 | T/C | 0.89 | 0.34 | 1.16 | 1.8E-06 | 0.35 | 1.08 | 0.34 | 1.15 | 1.6E-06 | 2407263..2481088 | LOC402160,RNF4,ZFYVE28 | |
目标复制
对 39 个 $p<1×10^{−5}$的 LD 独立指标 SNP 在 deCODE 样本(706 例病例,6,068 例对照组)中进行了复制研究。在 Bonferroni 校正后,没有任何单个 SNP 得到复制(39 个检验的复制阈值,p<0.0013;表1;表S4);尽管 39 个假定的抽动症风险等位基因有 23 个具有相同的效应方向,但这在统计学上不具有显著性(二项双向符号检验,p=0.34)。
使用主要元分析的摘要统计数据和 deCODE 数据,采用逆方差方法在 METAL 中进行了限制在这 39 个 SNP 上的元分析。没有 SNP 达到全基因组的显著性;具有最低 p 值的 SNP 是位于 2 号染色体上的 rs13407215($p=1.9×10^{−7}$)。rs2504235 在这个分析中没有达到全基因组的显著性($p=2.4×10^{−7}$)(表1,表S4)。
遗传力和多基因风险评分分析
使用 LDSC 在主要 GWAS 元分析中估计了抽动症基于 SNP 的遗传力($h^2_g$)($h^2_g$=0.21,SE=0.024,$p<2.0×10^{−16}$)。跨三个独立病例对照数据集(GWAS1,GWAS2,TIC)的成对遗传相关性确认了显著的共享多基因结构($r_{gGWAS1-GWAS2}=0.86$(SE=0.21),$p=3.9×10^{−5}$;$r_{gGWAS1-TIC}=0.84$(SE=0.30),$p=4.5×10^{−3}$;$r_{gGWAS2-TIC}=0.93$(SE=0.26),$p=4×10^{−4}$)。
由于先前的抽动症GWAS的遗传力估计($h^2_{g LMM}$=0.58,SE=0.09)(7)明显高于本研究中观察到的估计值,使用线性混合模型(LMM)在分层的个体数据集中进行了额外的遗传力分析(7)(表2)。这些分析确认了富集了兄弟姐妹对的抽动症 GWAS1 样本的高基于SNP的遗传力($h^2_{g GWAS1-LMM}=0.56$,SE=0.10;$p=1.2×10^{−9}$),以及较大的 GWAS2 样本的较低遗传力($h^2_{g GWAS2-LMM}=0.29$,SE=0.04;$p=5.5×10^{−14}$)。
![image](https://private-user-images.githubusercontent.com/85879/273433422-dfddbc70-b77f-4d4c-9410-32d53b402327.png?jwt=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.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.azxZX4UvU4fH_MgwDuZJP5Yb-WtsNHq2hbDZY8fwR9Y)
为了探索抽动症 GWAS2 样本遗传力较低的假设可能是由于包括社区诊断的抽动症病例和使用经过验证的基于网络的筛查进行确定,将 GWAS2 病例对照样本分为基于诊所的病例和基于网络的病例,并重复使用基于 LMM 的遗传力分析。与预测的假设相反,这两个子集的遗传力相同($h^2_{g GWAS2-clinic}=0.29$,SE=0.07;$p=1.2×10^{−9};h^2_{g GWAS2-web}=0.28,SE=0.10;p=1.2×10^{−9}$)(表2)。
抽动症多基因风险评分在多重病例与单纯病例家族中的比较
由于大部分抽动症 GWAS1 病例来自受影响的兄弟姐妹对家族,这些家族可能具有比没有受影响的一级亲属的单纯病例更高的抽动症多基因风险,我们研究了多重病例(一级亲属家族史阳性)与单纯病例(一级亲属家族史阴性)家族中病例的祖先调整的多基因风险评分(aPRS)之间的关系(补充方法)。
由于具有抽动症受影响的父母或兄弟姐妹的多重病例抽动症病例(N=417)与具有慢性抽动症受影响的父母/兄弟姐妹的抽动症 GWAS 病例(N=111)表现出类似的平均aPRS($F_{df=1}=0.12,p=0.73$),我们将两个抽动症病例群体合并进行进一步分析(抽动症/慢性抽动症家族史阳性病例,N=528)。与抽动症/慢性抽动症单纯病例(N=346)相比,合并的抽动症/慢性抽动症多重病例的平均 aPRS 显著增加($F_{df=1}=4.90,p=0.027$),证实多重病例富集了抽动症多基因风险(图S7)。
抽动症多基因风险评分与抽动症严重程度
考虑到多重病例家族中抽动症aPRS的显著富集,接下来对抽动症/慢性抽动症家族史阳性的抽动症病例进行了研究,以测试抽动症aPRS是否可以作为这些病例中更高疾病严重程度的预测因子(补充方法)。在调整了前 4 个 GWAS 主成分后,较高的抽动症 aPRS 与最严重的抽动症严重程度显著相关(β=0.93,SE=0.42,p=0.026),每增加 1 个标准差的抽动症 aPRS 对应于最严重的抽动症严重程度增加 0.93 个点(总范围为0-50)。
抽动症和抽动症谱表型
考虑到抽动症和其他抽动症障碍代表具有共享遗传病因的表型谱,将从 GWAS 元分析中得出的抽动症多基因风险评分与冰岛 deCODE 样本中的抽动症和抽动症谱病例进行了比较(图2和图S5)。与对照组相比,deCODE 抽动症病例和抽动症谱病例的抽动症多基因风险评分显著较高(OR=1.33,$p=5.3×10^{−9}$和OR=1.20,$p=5.2×10^{−4}$),分别解释了 0.78% 和 0.42% 的表型变异。病例组之间的直接比较确认了 deCODE 抽动症病例携带了比其他抽动症谱障碍患者更高的抽动症多基因负担(OR=1.14,p=0.05),代表了0.37%的表型变异过量(图2)。
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通过功能注释和基因表达富集抽动症遗传力
抽动症基于SNP的遗传力($h^2_g$)从GWAS元分析中也被用作全基因组探针,以测试聚集的抽动症遗传风险是否集中在 52 个特定的功能基因组元素(如启动子、增强子、表观遗传标记)或来自 10 个组织/细胞类型的基因表达模式中,使用分区 LDSC。在所有 SNP 中,进化保守的 SNP (占所有 SNP 的 2.6%)在抽动症$h^2_g$中富集了 16.5 倍,解释了抽动症遗传力的42.3%($Pr(h^2_g)/Pr(SNPs)=16.5,SE=5.3,p=3.6×10^{−3}$,在校正后不显著)。包括这些进化保守的 SNP 以及 500 个碱基对的侧翼窗口(占所有 SNP 的 33%)的平行分析在抽动症$h^2_g$中富集了 2.8 倍,并解释了抽动症遗传力的 92.4%($Pr(h^2_g)/Pr(SNPs)=2.80,SE=0.46,p=1.0×10^{−4}$;校正后 p=0.005)(图S8)。其他基因组注释在抽动症基于 SNP 的遗传力中没有显著富集。在细胞类型分析中,只有中枢神经系统细胞类型显著富集,其中 14.8% 的 SNP 贡献了 62.7% 的抽动症遗传力($p=4.2×10^{−8}$;校正后$p=4.2×10^{−7}$)(图S9)。
基因关联和富集分析
使用 MAGMA 中的元分析摘要统计数据进行了基因关联和富集测试。FLT3 在纠正了 18,079 个基因测试后被发现具有全基因组显著关联($p=8.9×10^{−7}$)(图S10)。FLT3 位点中最显著的 SNP,rs2504235,在主要元分析中是唯一超过全基因组显著性阈值的 SNP,并且与小脑($p=6.5×10^{−10}$)和大脑皮层($p=2.6×10^{−11}$)中的 FLT3 表达水平显著相关。在 Bonferroni 校正后,没有基因集与抽动症显著关联。在 53 个成年人类组织的基因表达富集分析中,只有背外侧前额叶皮层( Brodmann 区域9(BA9))在校正后显示出与抽动症相关的基因的显著富集(β=0.023,SE=0.0069,$p=1.2×10^{−4}$)(图3,补充方法)。
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讨论
抽动症长期以来被认为是发展性抽动障碍谱系的一部分,其中一端是短暂抽动,另一端是伴有多种精神共病的严重抽动症。然而,直到最近,各种抽动障碍之间的潜在生物学关系以及对抽动严重程度的潜在遗传贡献都是未知的。本研究的结果进一步阐明了抽动症的遗传结构及其与表型表达的关系。首先,对冰岛人群样本中抽动障碍遗传结构的 PRS 分析表明,患有抽动症的个体与患有其他抽动障碍的个体共享相同的潜在多基因风险。此外,抽动症病例的平均 PRS 明显高于非抽动症抽动障碍病例的观察结果为抽动障碍中的遗传风险提供了证据。最后,在抽动症病例中,发现较高的抽动症 PRS 与抽动严重程度增加相关,这进一步证实了我们先前的分析结果,即较高的抽动症 PRS 与复杂对称和社交不当抽动的存在之间存在关系。尽管这些关系是基于临床观察提出的假设,但在分子遗传水平上尚未得到证实,最终将有助于揭示抽动症发展和表达的分子机制。
这些观察结果具有直接的生物学和临床意义。首先,它们支持先前将抽动症和慢性抽动统一为一个条件,并在未来的诊断模式中将它们合并为一个抽动谱系障碍的努力。尽管在临床上传统上将其分为不同的障碍,无论是由运动抽动、声音抽动还是两者组成的慢性/持续性抽动障碍似乎都是由相同的潜在遗传原因引起的。其次,尽管当前研究对最严重抽动严重程度的解释方差比例较小,但在其他多基因精神障碍(如精神分裂症)中的研究反复表明,随着 GWAS 样本量的增加,由多基因风险评分解释的表型比例显著增加。因此,未来抽动症PRS可能成为预测以下两方面的潜在候选指标:在 20-25% 的儿童中预测转变为慢性抽动的可能性,以及在抽动症患者中预测抽动持续性和终身抽动严重程度,这两个方面都处于表型谱的另一端。最后,在 GWAS 研究中,由于需要非常大的样本量才能取得成功,我们的结果表明,将疾病定义扩大为包括抽动症和慢性抽动症病例可能有助于未来的遗传关联研究。
我们的全基因组细胞和组织富集分析表明,通过非编码变异调节基因表达是抽动症发病的基本机制。在富集分析中,所有排名靠前的组织都来自大脑,尽管背外侧前额叶皮层(BA9)是唯一一个在 eQTL 富集中超过 Bonferroni 校正的组织。在最强的 eQTL 富集的五个组织(额叶皮层、尾状核、壳核、伏隔核和小脑)都代表了被认为与抽动症病理生理学有关的皮质-纹状体和皮质-小脑回路中的关键节点。这些结果支持抽动症是一种影响运动、认知和行为控制的发育性回路障碍的假设(表现为抽动、注意力缺陷多动障碍和强迫症状),并且暗示未来在更大数据集中进行的 GWAS 分析应有助于确定不仅是抽动症易感性的个体基因,还有发育和/或调节这些回路的核心途径,这些途径可以作为基于调节的治疗的靶点。
局限性
本研究存在几个潜在的限制,其中最重要的是样本量。尽管这是迄今为止最大的抽动症 GWAS 研究,但我们不到 5000 例的样本数量显然还不足以确定抽动症易感性变异,这也可以从 GWAS 中排名靠前的 SNP 在 deCODE 样本中未能复制的结果中看出。其他潜在的限制也与样本量有关,包括对其他感兴趣的临床变量(如抽动发病年龄)和伴发的精神疾病(如强迫症和注意力缺陷多动障碍)的检查能力降低。然而,我们预计通过增加用于 GWAS 的抽动症病例数量,这些限制大部分,如果不是全部,都可以得到解决,目前已经在进行这方面的努力。