巴马小型猪2型糖尿病关联遗传变异分析

Recent application of genome-wide association studies (GWAS) to complex human phenotypes/diseases produce many novel findings. More than 30 large-scale GWAS have been conducted in populations of diabetes cases and controls until the end of 2012, and nearly 70 individual SNPs have been reported linked with type 2 diabetes risk. Overall, prospective studies showed limited value of these genetic markers on the prediction, prevention and treatment of type 2 diabetes. For several decades swine have been a valuable model for human health and disease. The pig genome has been sequenced and is found more similar to humans than mice and dogs. Using comparative genomics, the swine will be an ideal model for the further researches on these novel findings. Our aim is to make use of the minipigs during the breeding process for type 2 diabetes susceptible strains, and to rely on the superiority of their homologous, selective breeding and diabetes can be induced, so as to get further understanding of the GWAS findings on humans, to investigate the genetic mechanisms of type 2 diabetes. Meanwhile, to put forth the select breeding to the 5th generation.

全基因组关联研究（GWAS）给复杂性状/疾病的遗传学研究带来了全新的信息。至2012年末，已报道了超过30个大规模人群的糖尿病病例-对照GWAS分析，发现了近70个2型糖尿病关联SNP。然而，这些发现在糖尿病的预测、预防和治疗上还未取得明显进展。猪的基因组测序工作现已完成，分析表明远比小鼠和犬的基因组更近似于人类，是深入开展人类复杂性状/疾病遗传学分析的理想模型。本项目拟利用2型糖尿病易感小型猪选育过程中不同世代的动物为材料，充分利用小型猪遗传背景均一，可按需选择繁育，可实验性诱发糖尿病的优势，通过易感病例-对照分析和连锁不平衡分析，获得小型猪2型糖尿病关联SNP，并与人类的研究成果比对，探讨2型糖尿病关联基因的遗传连锁关系、易感性与关联基因聚集的关系，以及在2型糖尿病发生发展过程中的表达变化。与此同时，将2型糖尿病易感小型猪的培育推进到第5世代。

小型猪是人类糖尿病研究的理想模型动物，但是由于对糖尿病不易感而限制了其应用。本实验室获得了一头孕期高血糖的巴马小型猪，并以这头小型猪为基础开始了遗传选育研究，以期获得2型糖尿病易感家系。.本项目从获得第3世代小型猪（25头）开始，选育研究向前推进了2个世代，进入到第5世代。近交选育向前推进了1个世代。每一世代动物在生长至8月龄时以高脂高糖饲料诱导糖尿病，选择糖尿病易感动物留种繁殖下一代。经过4个世代的非近交选育（家系1），以及2个世代的近交选育（家系2），小型猪对2型糖尿病的易感性没有增加。这一结果与预期结果不同。.利用选育研究的动物材料，探讨了小型猪胰岛素抵抗机制，分析了小型猪2型糖尿病关联基因及其变异位点。研究发现，与对照小型猪比较，胰岛素抵抗小型猪的血清脂联素降低（P<0.01）,IL-6降低（P<0.01），TNF-α升高（P<0.05），而瘦素却无明显变化（P>0.05）。胰岛素抵抗小型猪AMPK的磷酸化水平降低（P<0.01）、Akt的mRNA表达降低（P<0.01）和磷酸化水平降低（P<0.05）、 GLUT4的表达水平降低（P<0.05）；mTOR可能没有参与这一过程（P>0.05）。对糖尿病易感动物（3例）、同胞低易感动物（6例）和正常对照动物（3例）进行了基因组DNA重测序（测序深度≥10×）和代谢相关基因的比对分析。收集了人类GWAS研究获得的2型糖尿病相关基因，利用Biomart软件对候选基因在猪基因组上进行同源基因比对和注释，获得猪同源基因变异位点。综合以上的遗传分析结果，建立了涵盖135个基因位点（16个基因）的糖尿病易感性预测芯片。计划选择基因分型检测和评估获得的糖尿病易感小型猪和糖尿病不易感小型猪进行糖尿病诱导实验，从而对基因芯片评估预测结果进行验证，为小型猪在糖尿病研究领域的应用提供基础。