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精神分裂症遗传学研究进展中南大学湘雅二医院赵靖平内容•概述、临床表现•临床诊断•遗传学研究进展•遗传咨询与伦理精神分裂症•精神分裂症是一组病因未明的精神病•多起病于青壮年(16-25岁），常缓慢起病•具有思维、情感、行为等多方面障碍，及精神活动不协调•认知功能损害•患病率占1%的人口阳性症状阴性症状情感症状认知损害妄想,幻觉,言语紊乱瓦解性症状,紧张症情感淡漠,意志缺乏疏懒少语,社交退缩注意,记忆执行功能抑郁,焦虑消极自杀敌对攻击精神分裂症（schizophrenia）精神分裂症的临床表现精神分裂症的诊断（DSM－5）295.90（F20.9）症状学诊断A.2项（或更多）下列症状，每一项症状均在1个月内的时间里显著存在（如经有效治疗，则时间可以更短），至少其中1项必须是（1）、（2）或（3）：–（1）妄想；–（2）幻觉；–（3）杂乱无章的言语（例如，频繁离题或不连贯）；–（4）显著的杂乱无章的或紧张症的行为；–（5）阴性症状（即，情绪表达或动机减少）。B.自起病以来的明显时间段内，1个或更多重要方面的功能水平，如工作、人际关系或自我照料，明显低于起病前具有的水平。精神分裂症的诊断（DSM－5）295.90（F20.9）C.这种紊乱的持续性表现至少持续6个月。此6个月应包括至少1个月（如经有效治疗，则时间可以更短）符合诊断标准A的症状（即症状活动期），可包括前驱期或残留期症状。D.排除分裂情感性障碍和伴精神病性特征的抑郁或双相障碍。E.这种紊乱并非是某种物质的生理效应（例如，毒品滥用、某种药物）或另一种医学状况所致。F.如果有孤独症谱系障碍或儿童期起病的交流障碍的病史，除了精神分裂症的其他症状外，还需有显著的妄想或幻觉，且存在至少1个月，才能做出精神分裂症的附加诊断。精神障碍是神经发育性疾病孤独症注意缺陷和多动障碍焦虑障碍抑郁品行障碍反社会行为强迫障碍药物滥用和药物成瘾进食障碍双相障碍惊恐障碍社交恐惧障碍精神分裂症年龄神经发育性疾病精神障碍是神经发育性疾病Thegeneticsofmentalillnessmayreallybethegeneticsofbraindevelopment,withdifferentoutcomespossible,dependingonthebiologicalandenvironmentalcontext.－ThomasR.Insel,MD,DirectoroftheNationalInstituteofMentalHealth.Insel,T.R.andP.S.WangJAMA2010;303(19):1970-1971.精神分裂症遗传学新进展精神分裂症不是单基因遗传疾病，而是数个基因或数个基因组与环境相互作用的结果.精神分裂症致病基因最终被发现后，将会为临床基因诊断、基因治疗和研发提供依据，从而最终改变精神分裂症的治疗策略和预防措施。精神分裂症的遗传流行病学研究•精神分裂症家系调查、双生子研究结果显示，精神分裂症具有一定的遗传倾向。(血缘越近，风险越高）•精神分裂症患者亲属的发病风险：普通人群1%三级亲属2%二级亲属2-6%一级亲属6-48%其中，双亲中有一人患病，子女患病的风险为17%；双亲都患病，子女患病的风险为46%；双卵双生子，患病的风险为17%；单卵双生子，患病的风险为48%。一、精神分裂症遗传度•精神分裂症遗传度约为81%(73–90%)•（乳腺癌30%，二型糖尿病26%）•多个中效或微效基因与环境因素共同作用的结果二、细胞遗传学分析•采用染色体核型分析的方法发现精神分裂症患者大片段染色体的异常（3Mb)•22q11.2微缺失综合症：在一般人群中，22q11.2微缺失综合征的风险是1/2000；患22q11.2微缺失综合征的人在青春期及成年早期出现精神疾病的风险显著增加；患22q11.2微缺失综合征的人出现精神分裂症的风险是一般人群的30倍。•22q11.2微重复可以减低精神分裂症患病风险JAutismDevDisord2013；MolPsychiatry2014连锁区域与基因与精神分裂密切相关的染色体区域用蓝色竖线标注。缺失的染色体用红色竖线标注。红色箭头指向与精神分裂有关的染色体异常部位。黄色箭头和圆圈与精神分裂有关的基因。红色圆圈为易感基因。精神分裂症染色体区域定位研究发现Owen,M.J.,Craddock,N.,andO’Donovan,M.C.(2005).Schizophrenia:genesatlast?TrendsGenet.21,518–525.三、基因连锁定位研究•利用遗传标记在家系中进行分型，再利用数学手段计算遗传标记在家系中是否与疾病产生共分离。•定位的基因区域：22q12–q13,8p22–p21,6p24–p22,13q14–q32,6q21–q22。精神分裂症候选基因和证据强度候选的精神分裂易感基因以及有关证据在四个方面的证明力证据的证明力（0-5个+）与精神分裂的关联与基因座的连锁生物学上的合理性精神病患者体内的异常表达改变Straub,R.E.,andWeinberger,D.R.(2006).Schizophreniagenesfaminetofeast.BiolPsychiatry,60,81–83.四、候选基因关联研究•基于假说的方法选择候选基因进行分析–神经发育假说–精神药理学假说（起效机制与通路）–基因连锁定位•重要候选基因：AKT1,CHRNA7,COMT,DAO,DAOA,DISC1,DTNBP1,ERBB4,GRM3,GSK3B,NOS1AP,NRG1,PAFAH1B1,PPP3CC,PRODH,RELN,RGS4.基于内表型的候选基因关联研究plosone2012五、全基因组关联分析(1)•全基因组关联分析(GWAS)是采用高通量的基因分型技术，对覆盖全基因组的遗传标志进行基因分型，通过病例对照研究或基于核心家系的关联分析来寻找全基因组中与疾病（性状）相关的基因。•GWAS的理论基础:连锁不平衡和常见疾病-常见变异（common-diseasecommon-variant，CDCV）模型。全基因组关联分析(2)•Mah(2006)年报道了第一个精神分裂症GWAS，分析了2万5千个SNPs，320例患者和325对照，以及另外三组的重复样本研究，发现PLXNA2与精神分裂症相关。MolPsychiatry.2006全基因组关联分析(2)：中国样本Yueetal.NatGenet.201111p11.2(rs11038167P=1.09×10−11)6p21-p22(rs1233710,4.76×10−11)stage1:746individualswithschizophreniaand1,599healthycontrols;validation:4,027individualswithschizophreniaand5,603healthycontrols.全基因组关联分析(3)：中国样本1q24.2(rs10489202,P=9.50×10−9)8p12(rs16887244,P=1.27×10−10)Shietal.NatGenet.2011Thediscoverysamplesetconsistedof3,750patientsand6,468healthycontrols;andthefollowedupthetopassociationsignalsinanadditionalindependentcohortof4,383casesand4,539全基因组关联分析(4)•Multi-stageGWASbeginningwithaSwedishsample(5,001casesand6,243controls)followedbymeta-analysiswithpreviousGWAS(8,832casesand12,067controls)andfinallybyreplicationofSNPsin168genomicregionsinindependentsamples(7,413cases,19,762controlsand581parent-offspringtrios)Ripkeetal.NatGenet.2013全基因组关联分析(5)Ripkeetal.NatGenet.2013•发现了13新位点与精神分裂症相关ManhattanplotoftheSwedishandPGCschizophreniameta-analysisresults全基因组关联分析(5)•药物基因组学：采用GWAS方法寻找药物治疗反应与遗传基因的关系。•方法：CATIE的738个病人，Affymetrix500K芯片MolPsychiatry.2011六、拷贝数变异分析（1）•拷贝数变异（CNVs)是指在基因组中拷贝数目与参考基因组相比存在变异的，长度大于1kb的DNA片段。人群间CNVs的变异大于SNP.拷贝数变异分析（2）•拷贝数变异分析方法：拷贝数变异分析（3）拷贝数变异分析（4）AmJPsychiatry2010拷贝数变异分析（5）•Walsh等发现精神分裂症患者中稀有CNVs的发生率高于普通人群，而且可影响神经发育环路的基因。Science,2008拷贝数变异分析（6）•CNV对ERBB4,SKP2和SLC1A3基因的影响。Science,2008七、外显子测序和基因组重测序（1）•外显子测序：全基因组外显子测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。•基因组重测序：对基因组序列已知的不同个体进行全基因组测序，并在个体或群体水平上进行差异性分析的方法。全基因组测序可检测到全基因组范围内的各种类型变异，包括SNV,InDel,SV以及CNV等，可全面发掘新的和稀有的遗传变异，真实反应样本基因组信息。外显子测序和基因组重测序（2）•Girard等人对14个散发分裂症核心家系进行全基因组外显子测序，发现了14个新发突变，其中11个为错义突变，精神分裂症患者的新发突变率明显高于健康对照者。精神分裂症患者的新发突变率与普通健康人群的比较Girard,NatGenet2011外显子测序和基因组重测序（3）•Xu等人对53个散发精神分裂症核心家系和22个健康对照核心家系进行全外显子测序，结果在27个病例中发现并验证了40个新的致病突变。稀有新发的非同义突变率高于遗传的突变。Xu,NatGenet2011外显子测序和基因组重测序（4）•Fromer等人对623个分裂症核心家系进行全基因组外显子测序，发现了637个新生突变（482个为错义突变，64个为功能缺失变异），并发现精神分裂症患者的新发突变率和其父母亲的生育年龄存在很强的相关性。•（父亲生育年龄45岁，是子女发病的独立危险因素）Fromer，Nature2014突变基因在突触网络中富集外显子测序和基因组重测序（5）•Purcell等人对2536例精神分裂症患者和2543例健康对照进行全外显子测序，发现破坏性突变在患者中的发生频率明显高于在对照，提示精神分裂症的多基因遗传负荷主要来源于分布于大量基因中罕见的破坏性突变。Purcell，Nature2014精神分裂症遗传基因分布CurrentOpinioninGenetics&Development,2012,238-244精神分裂症表观遗传学新进展DNA甲基化组蛋白修饰组蛋白甲基化组蛋白乙酰化组蛋白磷酸化DNA甲基化•DNA在DNA甲基转移酶(DNMT)的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。•调节基因表达、染色体稳定性、遗传印迹。DNAmethyltransferase精神分裂症DNA甲基化（1）•Aberg等对759个精神分裂症患者和738对照组进行了首个DNA甲基化组关联分析（MWAS）。25个位点Bonferroni纠正P0.01.139个位点FDR纠正后P0.01.Aberg,J