长链非编码RNA功能性遗传变异在儿童孤独症谱系障碍发生发展中的作用及机制研究

Autism spectrum disorder (ASD) is one of the common neurodevelopmental disorders which is affected by multiple genetic and environmental factors. The genetic study of ASD mainly focused on coding regions in recent years. The contribution of non-coding regions on ASD is less studied, although it consists 98% the whole genome. This research aims at exploring the effect of variations that influencing lncRNA and miRNA interaction on ASD susceptibility based on lncRNA database. The contents of this research include the following parts. Firstly, screening lncRNASNP2 database and selecting ASD linked SNPs that locate on the miRNA biding sites. Secondly, investigating the association between candidate SNPs and ASD and interaction between genetic and environmental factors based on two stages multi-center case-control studies. Thirdly, illuminating the underlying mechanism of significant genetic variations in ASD.

孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）是一种常见的儿童神经发育障碍类疾病，其发生与遗传和环境因素密切相关。目前针对ASD的研究多集中在蛋白质编码区，而人类超过98%的基因组位于非蛋白质编码区，该区域遗传变异与ASD的关联研究尚不多见。本研究以长链非编码RNA（lncRNA）为切入点，探讨lncRNA与miRNA结合区域遗传变异对非蛋白质编码区功能的影响，及其与ASD易感性之间的关系。研究拟运用生物信息学方法，整合lncRNASNP2等数据库筛选与ASD有关的，影响lncRNA的遗传变异作为候选SNPs；采用中通量分型技术对候选基因SNPs进行多中心独立人群、两阶段的关联研究及验证，揭示其与中国儿童孤独症谱系障碍发病的关系，探讨基因-环境之间在孤独症谱系障碍发生中的交互作用；并阐述lncRNA遗传变异在孤独症发生发展中的生物学机制。

孤独症谱系障碍（简称孤独症）是由多种遗传和环境因素共同导致的神经发育障碍类疾病，常伴有胃肠道紊乱症状。本研究在中国人群中探索非编码序列遗传变异与孤独症患病风险的关联及作用机制。目的：挖掘长链非编码RNA（Long non-coding RNA，LncRNA）基因和非蛋白编码序列中具有调控功能的SNP，探索SNP与孤独症患病风险的关联。结合孤独症儿童肠道菌群特征，探索非编码序列SNP与肠道菌群的交互作用及与孤独症风险的关联。方法：采用病例对照研究设计，通过生物信息学和整合功能组学方法，挖掘与孤独症相关的功能性SNP。依托双荧光素酶报告基因实验探索阳性SNP功能调控。采用Alpha、Beta多样性指标评估儿童肠道菌群多样性，使用Wilcoxon检验分析肠道菌群相对丰度组间差异并预测肠道菌群富集功能通路。使用Logistic回归模型分析功能性SNP与孤独症风险的关联及肠道菌群与遗传变异的交互作用。结果：共鉴定出11个具有潜在调控功能的SNP。经Bonferroni校正后，rs2295412位点每增加一个C等位基因，孤独症患病风险降低19%（OR = 0.81，95% CI：0.69-0.94，P = 0.007）。整合功能组学结果表明，基因TIGD5功能得分较高。相较于CC基因型，携带TIGD5 rs75547282 TC/TT基因型儿童孤独症风险增高，经校正后失去统计学意义。双荧光素酶报告基因实验显示，与rs75547282 C等位基因相比，T等位基因表现出更高的转录调控水平（P = 0.026）。LncRNA BDNF-AS rs1565228位点携带CG/CC基因型的儿童相较于GG基因型，降低孤独症风险（OR = 0.49，95% CI：0.28-0.84，P = 0.010），并且该位点突变影响转录因子SRF的结合亲和力，降低BDNF-AS的表达。菌群分析发现，孤独症儿童肠道菌群表现为多种菌群失调。其肠道菌群功能富集多种脂类代谢、氨基酸代谢通路。Rs2295412位点与Monoglobaceae菌群存在相乘交互作用（P = 0.049）。结论：LncRNA区域rs2295412、rs1565228与孤独症患病风险显著相关。TIGD5 rs75547282为孤独症潜在风险位点。rs2295412位点与Monoglobaceae菌群交互作用与孤独症患病风险存在关联。