拷贝数变异

1拷贝数变异(copynumbervariation,CNV)2Genome-wideassociationstudies:potentialnextstepsonageneticjourney.——MarkI.McCarthy.Hum.Mol.Genet.2008,17(2):156–165.基于SNP的GWAS只能解释疾病一小部分的遗传变异Extendinggenome-wideassociationstudiestocopy-numbervariation.——McCarroll,S.A.Hum.Mol.Genet.2008,17(2):135-142.更完善的GWAS拷贝数变异CNV3提纲CNV由来CNV相关概念CNV分类CNV数据库CNV遗传学特点CNV形成及影响机制CNV检测方法CNV&SNPCNV与疾病（肿瘤）CNV的局限4CNV由来——遗传变异染色体数目变异染色体结构变异SNPsDeletionsInsertionsVNTRsMicrosatelliteMinisatellite5CNV由来2004年，Iafrate和Sebat各自所在的研究小组首次在人类基因组中描述了拷贝数变异的存在．——IafrateAJ,etal.Detectionoflarge-scaleVariationinthehumangenome.NatGenet,2004.——SebatJ,etal.Large-scalecopynumberpolymorphisminthehumangenome.Science,2004.2006年，Redon等在HapMap计划的270名正常健康供者中鉴定到1447个CNV区域，它们覆盖了12%(300Mb)的人类基因组，与基因组变异和疾病致病/易感基因位点相关．这些结果提示，CNVs可能像SNPs一样影响着基因的表达、表型的变异和适应，可以作为一种重要的疾病易感标志。——RedonR,etal.GlobalvariationincopyNumberinthehumangenome.Nature,2006.6CNV相关概念CNV与基因组参考序列相比，基因组中≥1kb的DNA片段插入、缺失和/或扩增，及其互相组合衍生出的复杂变异．CNVR(CNVregion)如果一段染色体区域包含若干个源于不同个体的拷贝数变异，我们可以将这段染色体区域称为拷贝数变异区域(CNVR)，也就是说，一个拷贝数变异区域就是一个有重叠部分的各个拷贝数变异的联合。7CNV分类缺失扩增同一位点并发的缺失与扩增多等位基因位点复杂难以描述的位点8CNP(copynumberpolymorphisms)类似SNP,人群中等位基因频率1%的CNVs定义为基因组拷贝数多态，90%以上的CNVs属于这一类型.CommonCNP5%RareCNV1%9CNV&SNP多态性相似，在人群中均普遍存在。鉴定的CNVs中有近20％的区段和SNPs所在的DNA区段交叠，这表明两种变异方式存在于基因组的相同部分。CNVs和SNPs之间存在一定的联系.许多CNVs位于基因结构变异的复杂区域，一些CNVs与邻近SNPs存在着连锁不平衡，可通过检验SNPs基因型推测邻近的CNVs。但另一些CNVs独立分布于基因组内，不能直接通过探测SNPs而得到，尤其是在富含CNV的区域。定义不同。到目前为止，人基因组已发现的CNVs个数远远低于SNPs的个数，但覆盖的染色体长度至少达到12%的全基因组，目前任何一种遗传标志都无法比拟的。一些疾病更有可能是由于CNV所引起的。CCL3L1基因的CNVs一定程度上决定着对艾滋病病毒感染的抗性，而CCL基因在SNP图谱上则找不到变异.10CNV&SNP为了探究CNV和SNP对表型多样性的贡献率，Stranger等以210个无亲缘相关的HapMapProject个体为研究材料,分析了14072个基因的47294个转录子的表达水平与SNP和CNV的关联性。结果发现，SNP和CNV分别捕获了基因表达的遗传变异的83.6％和17.7％，两种类型的变异很少重叠。因此认为，对各种复杂性状进行分析时必须把两种遗传变异综合起来进行考察。SNPs数据对发现潜在的CNVs有一定的指导作用。预测定义（≥3个SNP探针发生缺失或扩增）综合11CNV数据库根据基因组变异数据库(databaseofgenomicvariants,DGV,)统计，截至2008年11月10日，基于NCBIbuild36参考基因组序列发现的CNVs共19792个，由此形成CNVR共6225个，覆盖18.8%的人类基因组常染色质，涉及基因7265个．121314CNV人群遗传学特点分布范围广大量存在于人类基因组中，包括健康个体及患者。可遗传、相对稳定遵从孟德尔遗传规律，而且它们在人群之间的传递相对稳定，符合Hardy-Weinberg平衡定律．两个不同个体之间的CNVs变化不足0.5%，而只有不到1%的CNVs无法通过同一等位基因的简单遗传方式来解释．高度异质性不同人群之间可能共享大部分相同的CNVs，而部分CNPs在不同人群中以不同频率分离并有显著性差异，这一现象是进行CNV与复杂性状关联研究的基础。15CNV产生机制染色体结构重排造成非等位基因同源重组（大）非同源末端连接转座和反转座与非βDNA结构相关，即DNA的结构有别于经典的右旋β双螺旋结构，包括左旋z型DNA和十字型DNA。这些非βDNA结构促进染色体重排和CNVs形成。16CNV影响机制CNV对表型的调控作用，Beckmann等认为可能主要通过以下几种机制来实现：重复／缺失数目本身的剂量效应；CNV改变了基因的结构，对基因的表达产物产生影响；CNV的多态影响到基因的表达水平，进而影响到基因的外显率；CNV具有长距离的调控作用，只要和基因同线，就可能对多个基因的表达产生影响。17CNV检测方法比较基因组杂交芯片(ArrayCGH)SNP芯片定量PCR（QMPSF/MAPH/MLPA）荧光原位杂交（FISH）18CNV全基因组关联与传统的基于SNP的GWAS具有互补性新型SNP芯片技术支持Affymetrix和Illumina公司相继推出了Genome-wideSNP6.0和Illumina1M芯片，除包括SNPs探针外，还有几乎等量的拷贝数探针，减少了因探针分布不均衡的干扰，使全基因组平均分辨率达3kb，增加了CNVR边界定位的精确性，更适用于全基因组关联分析．CNV全基因组关联分析流程同基于SNP的GWAS.19CNV全基因组扫描方法20CNV与疾病21Genecopynumbervariationandcommonhumandisease.——Fanciullietal.ClinGenet.2009.22Agenome-widesurveyofcopynumbervariationsinHanChineseresidinginTaiwan.——C.-H.Linetal.Genomics94(2009)241–246.23CNV与肿瘤据DGV的数据分析，近40%的肿瘤相关基因都存在CNV。24CNV与肿瘤1）预后研究GeneticpolymorphismsinGSTgenesandsurvivalofcolorectalcancerpatientstreatedwithchemotherapy.——Pharmacogenomics(2010)11(1),33–41.2）功能研究Copynumbervariationat1q21.1associatedwithneuroblastoma——Nature.2009June18;459(7249):987–991.3）miRNA研究Frequentdeletionsanddown-regulationofmiRNAgenesmiR15andmiR16at13q14inchroniclymphocyticleukemia．——ProcNatlAcadSciUSA，2002，99(24):15524-15529．一些CNV区域覆盖非编码的RNAs区域，包括miRNA.25CNV的局限CNVs的基因分型较复杂、不统一统计分析由于不同的样本、不同的算法、使用不同的参考样本组，而且CNVs判别标准也不尽相同，造成不同研究之间重合的CNVs仅介于25%～45%之间．既使同样的研究样本，用不同算法得到的CNVs重合率也只有72%．其他的变异（转座子、倒位）26小结CNV可能成为复杂疾病的遗传易感标志。CNV疾病关联研究可以借鉴较成熟的SNP研究，但也需要搞清楚两者的差异，CNV最终将成为SNP的一个补充与扩展。Alongwaytogo！27ThankYou