2019年5月,青岛大学医学院学者发表了有关同卵双胞胎肥胖表观调控的研究,该研究中简化甲基化测序由百迈客生物科技诚信彩票注册开户投注完成,详情如下。

英文题目:DNA methylome profiling in identical twin pairs discordant for body mass index

发表杂志:International Journal of Obesity

影响因子:5.151

合作单位:青岛大学医学院

【研究背景】

糖尿病和心血管疾病是发达国家和发展中国家的常见病症,对生活质量和死亡率有很大影响。这些病症通常与肥胖有关,其体重指数(BMI)是一个重要的衡量指标。以体重除以身高的平方来计算的体重指数(BMI,kg/m2)是体重和肥胖的简单指标。BMI已经被广泛使用,传统的流行病学研究揭示其与环境因素的关联,包括职业、收入和许多其他因素。重要的是,双胞胎研究高遗传率预计高达90%,表明遗传因素对BMI变异的贡献很大。

在过去的十年中,全基因组关联研究(GWAS)发现了常见的遗传多态性与复杂疾病和健康特征(包括BMI)相关的罕见遗传变异。但是,与预估的高遗传率(40-70%)相比,报道的遗传多态性仅解释了有限比例的BMI变异(2-21%)。已经使用DNA甲基化分析进行了大规模表观基因组关联研究(EWAS),但是仅报道了少数显著的基因组位点。有限的发现可能是由于部分控制不良的混杂因素,包括遗传和环境因素。由于同卵双胞胎(MZ)共享基因组成,MZ双胞胎对于疾病或性状不一致,可作为高度遗传性疾病或表型EWAS研究的理想样本。作者基于计算机模拟研究表明,EWAS中不一致的双胞胎研究具有高度丰富的统计检力,特别是对具有高遗传基础的疾病。作者采用RRBS(简化甲基化)测序对30对BMI不同的同卵双胞胎进行了EWAS研究,讨论了肥胖潜在病因。

【研究方法】

  • 样本选择:30对同卵双胞胎,包括15对男性和15对女性,无药物治疗,无诊断疾病(如癌症,心血管疾病,2型糖尿病,精神疾病等),年龄39-72,BMI18.9-37.7。收集全血样本。
  • 测序技术:简化甲基化测序(RRBS)。
  • 验证:Mid-aged Danish Twin (MADT) cohort  229对样本表达数据进行基因验证。

【研究结果】

1、样本情况

表1展示了样本相关人体测量和生化变量的结果。最后一列是每个变量的对内相关性。大多数变量具有相当高的和/或显著相关性,一些显示低或不显著的对内相关性(例如GLU,TG)。下图显示了每对双胞胎的BMI测量值。所有双胞胎都与对角线保持距离,表明BMI测量中的对内不一致。同时,图中的总体模式还表明如表1中报告的BMI的弱配对内相关性(r = 0。307,p = 0。099)。在男性(实点)和女性(空点)双胞胎中没有观察到BMI不一致的性别特异性模式。

2、单个位点EWAS关联分析

基于单个位点的EWAS分析,鉴定出136个CpG(p <1e-04),其中30个CpG(p <1e-05),2个CpG(p <1e-06)。 没有位点达到全基因组显著性(定义为FDR <0.05),最低FDR = 0.195。 图中显示了每个CpG位点的p值与其染色体位置的曼哈顿图(图a)和针对随机预期p值分布绘制的预估p值的Q-Q图(图b)。最显著CpG p值表明与随机分布的偏差及其阴影区域的95%置信区间(图b),说明这些CpG与BMI的非随机关联。

3、生物学通路分析

采用biomaRt,38487个CpG中(P<0。05),23,863个CpG注释到2542个功能基因,基于GSEA在BioCarta 基因集, KEGG 基因集和Reactome基因集富集分析。富集通路相关基因包括参与编码细胞外基质(ECM)相关蛋白,包括ECM糖蛋白、胶原蛋白和蛋白多糖;以及参与神经元系统和发育生物学的基因。富集结果也涉及神经元功能通路,涉及参与化学突触传递,轴突导向和NGF信号传导(神经生长因子)的基因。38,487(p < 0。05)个CpGs采用GREAT分析其富集的调控区域。结果表明15个具有统计学意义(p < 1。072e-10)的生物学功能聚类,涉及胶质细胞再生正负调节(FE:2。49, FE:2。03)、脂质合成负调节( FE:2。61)、甲状腺发育 (FE:2。83)、视网膜杆细胞发育(FE: 3。54)等。

4、基因组区域注释及利用MADT表达数据验证

采用comb-p矫正p,鉴定出11个FDR<0。1的DMR,其中9个FDR<0。05,位于染色体1、2、3、5、6、9、10和18 。4个有意义的 DMRs (从chr 1:1103393-1103564,chr 1:990300-990641;chr 6:1594287-1594438; chr 10:102026134-102026689 )包含了有显著意义的CpGs 。4个DMR位于基因间区,其余7个注释在9号染色体LINC01503(RNA基因)、5号染色体DPYSL3(与非酒精性脂肪肝相关), 1号染色体CHD5和AGRN(有研究孕妇体重指数对新生儿血液DNA甲基化的影响), 2号染色体C1QL2, 10号染色体CWF19L1, 及6号染色体 AKAP12。图中展示了11个DMR的甲基化模式,除了图f和j的DMR与BMI呈负相关外,其余9个DMR与BMI呈正相关。采用Danish双胞胎的基因表达数据,检验了与11个DMR相关的7个基因表达水平与BMI的相关性。LINC01503和AKAP12有显著意义。

【小结】

虽然单CpG位点EWAS没有鉴定出显著性位点,但是功能富集分析结果表明了一些有意义的基因。比如由于BMI不一致引起的DNA甲基化改变可能与发育相关,可能涉及早期事件如低出生体重。10条富集的通路都与细胞外基质(ECM)有关,在细胞外基质中,脂肪组织中的过量沉积会恶化胰岛素敏感性。DMR相关基因也有报道与肝脏脂肪沉积相关。未有显著性位点结果与样本量较少及BMI高遗传判断也有关系。同时研究结果也表明,基于BMI不一致的双胞胎样本研究表观遗传学,可能会高度重视早期生活事件对成年BMI的表观遗传学影响,需谨慎将调查结果推广到非双胞胎人群。

参考文献

Li W, Zhang D ,Wang W, et al。 DNA methylome profiling in identical twin pairs discordant for body mass index。 International Journal of Obesity, 2019。

 

最近文章
大地彩票注册开户投注 河北快3基本走势 江苏快三 诚信彩票注册开户投注 诚信彩票注册开户投注 极速赛车APP下载官网 河北快3代理 山东群英会 新疆喜乐彩 江苏快三计划网