基于家系的麻风致病基因的鉴定和功能研究

Leprosy is a chronic infectious disease caused by Mycobacterium leprae. It affects the skin and peripheral nerves and can cause irreversible impairment of nerve function and consequent chronic disabilities. In the past four years, we conducted genome-wide association study (GWAS) and identified eleven susceptibility genes associated with leprosy published in <New England Journal of Medicine> ，<Nature Genetics> and <The American Journal of Human Genetics>. But it is often the case that those common SNPs identified by GWAS to be associated with the traits are not the causal variants, which shows a limited effect on explaining the risk of diseases. And the rare variants based on family study are often directly related to complex disorders. We have identified 30 leprosy patients and 10 controls from 10 leprosy families by whole-exome sequecing. To identify disease-causing variants, we are planning to analyse read mapping, variant calling, and variant annotation of all subjects. Then after statistical analysis, variants showed suggestive association will be validated in 364 leprosy familis, 1000 sporadic cases and 1000 controls and functional analysis will be performed later. This study may be helpful for the elucidation of etiology, risk assessment and intervention of this disease.

课题组前期采用全基因组关联分析方法（GWAS）在麻风散发病例中已经定位了11个易感基因，但由于GWAS是基于"常见疾病-常见变异"理论设计，已定位的常见变异多是标记位点而不是致病变异，只能解释麻风的一小部分遗传度，在发病风险预测方面效力有限。而复杂性疾病基于家系研究定位的罕见变异，往往与疾病的发生直接相关,具有更强的遗传效力。因此课题组利用全基因组外显子测序技术对10个麻风家系中30名患者和10名正常人进行了测序,下一步拟对测序获得的数据通过位点的整合、过滤、基因型估计及注释等生物信息学手段，筛出可能的致病变异，并扩大到364个家系、1000散发病例和1000正常对照中进行验证，鉴定麻风的致病变异并进行功能分析，从而进一步阐明麻风的发病机理,为高危人群的风险预测和干预措施的制定奠定理论基础。

麻风是由麻风分枝杆菌感染易感个体、特异性破坏皮肤与外周神经系统，晚期可致残的一种慢性传染病。课题组前期采用全基因组关联分析方法（GWAS）在麻风散发病例中已经定位了25个易感基因，但由于GWAS是基于“常见疾病-常见变异”理论设计，已定位的常见变异多是标记位点而不是致病变异，只能解释麻风的一小部分遗传度，在发病风险预测方面效力有限。而复杂性疾病基于家系研究定位的罕见变异，往往与疾病的发生直接相关,具有更强的遗传效力。因此，课题组在前期研究的基础之上，课题组利用全基因组外显子测序技术对山东省和云南省各10个麻风家系（共40名患者和20名正常人）进行了测序，并对测序获得的数据通过位点的整合、过滤、及注释，筛出8个候选的致病基因/变异，并扩大到286个家系、921个散发病例和937个正常对照中进行验证，gene-based-test 结果显示RORA基因为麻风的致病基因。基因差异表达实验证明该基因在麻风患者皮损和外周血中的表达明显低于正常对照，提示该免疫相关基因的低表达可能是患者感染麻风分枝杆菌后发病的原因之一；此外，该基因编码的转录调控因子RORα在TH17的分化中起到重要作用，而TH17细胞在麻风免疫中的已经被广泛研究。除此之外，课题组还在20个麻风家系中发现有7个家系携带既往报道的6个GWAS易感基因中的罕见有害变异，进一步证实这些基因在麻风发病中的作用。以上结果为最终阐释麻风的发病机理，为疾病风险预测、疾病干预等累积了基础。