基于共性调控基因的孤独症谱系障碍诊断分子标记物筛选及诊断效能评价

Autism spectrum disorders (ASD) are a kind of pervasive developmental disorders with the main symptoms of social communicational disorder, language barriers and stereotyped behavior in early stage of individual development. Although there is ample evidence indicating that early intervention is critical to ASD treatment, presently it is not possible to apply an effective early diagnosis with molecular markers due to its highly heterogeneous nature. The heterogeneity interference could be avoided to the maximum degree when ASD molecular markers are screened with evolutionary genomics methods. In our recent study, 47 generic regulatory genes which can be used as ASD molecular markers for early diagnosis has been screened with combined analysis of adaptive evolution and Bioinformatics. In this study, gene differential expression analysis will be carried out in small sample size ASD family cases, and the pivotal generic regulatory genes will be selected with the population genetic analysis method to detect the differential gene selection pressure. Afterwards, differential expression will be analyzed with SAM and diagnostic performance test will be evaluated with ROC value in large sample size and the molecular biomarkers, which is generic, critical and with high diagnostic efficiency will be determined. This study will provide theoretical guidance for early diagnosis and early treatment of ASD. It will also provide new ideas for the research of human behavior and neurological disease.

孤独症谱系障碍（ASD）是以早期社会交流障碍、语言障碍和行为刻板为主要症状的一种广泛性发育障碍性疾病。尽管已有充分的证据显示，早期干预是ASD治疗的关键，但由于其存在高度异质性，目前无法通过分子标记物进行有效的早期诊断。而采用进化基因组学进行ASD分子标记物的筛选，能最大程度避免异质性干扰。为此，申请人前期基于适应性进化及生物信息学联合分析，筛选出47个可作为ASD早期诊断分子标记的共性调控基因。以此为基础，本研究拟在小样本ASD家庭病例中，开展基因差异表达分析，再运用群体遗传学分析方法进行差异基因的选择压力检测，甄选出关键共性调控基因。进一步在更大的样本量中采用SAM法进行基因差异表达分析，运用ROC值等评价联合诊断效能，从而最终锁定具有共通性、关键性及高诊断效率的ASD分子标记物。本研究将为ASD的早期诊断及早期治疗策略的制定提供理论指导，并将为人类行为、神经性疾病的研究提供新的思路。

孤独症谱系障碍（ASD）是以早期社会交流障碍、语言障碍和行为刻板为主要症状的一种广泛性发育障碍性疾病。尽管已有充分的证据显示，早期干预是ASD治疗的关键，但由于其存在高度异质性，目前无法通过分子标记物进行有效的早期诊断。为此，申请人拟对前期基于群居适应性进化及生物信息学联合分析，筛选出的47个候选基因进行进一步筛选，确定其中核心基因后进行诊断有效性相关研究。.但实际开展研究后发现，单纯从47个候选基因出发，不能充分体现多层次因素对于ASD发生的影响。为考虑非遗传因素的影响，我们在临床流行病学研究基础上，筛选了危险因素相关基因A。考虑遗传因素影响，我们在ASD小家系样本中，筛选了ASD家系特异的可变剪切基因B和差异基因C。为了完善社会行为关键调控基因的列表，我们在社会行为显著进化的家犬、灰狼的多种组织转录组数据中筛选差异基因D及神经系统特异高表达基因E。并将群居的家犬、灰狼及人脑组织转录组与独居的地鼠转录组数据进行比较，筛选群居动物特异高表达基因F。.将A-F的基因集作为ASD及群居行为适应性进化基因（PS，CV）的加权系数集。给予包含于A-F基因集或PS、CV基因集的ASD基因以5-10分的系数加权；所得高系数ASD基因与PS、CV基因进行蛋白互作分析后计算互作Degree值。最终筛选高Degree值的高系数ASD基因，其即为受遗传、非遗传因素影响且在社会行为调控中更为关键的基因：MTOR，CREBBP，NIPBL，UBE3A，HERC2，SMC1A基因。结合文献我们认为以上6个基因即为可作为ASD早期诊断分子标记的共性调控基因。并且mTOR signaling pathway，Metabolic pathways，HIF-1 signaling pathway，Long-term potentiation等通路或是ASD的关键调控通路，可以用于ASD的辅助检测。.除核心发现外，经分析我们还发现，缺氧、孕产期压力、酒精及烟草暴露等因素可能为ASD的重要危险因素。SLC1A5，LIMD2 ，R3HDM4可能是新的ASD调控基因。干姜及我们的新组方可能是未来具有运用价值的ASD早期治疗药物。.本项目进一步完善了研究体系，所得结果更为全面可靠，后续使用全球公开数据进行诊断有效性检测后，候选基因将有望运用于ASD的临床诊断。