【昊文章】天昊靶向外顯子組測序助力客戶文章見刊《Translational Psychiatry》

發(fā)稿時(shí)間：2020-04-01來源：天昊生物

 近日，由東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科張志珺教授和USA Global Clinical Translational Research Institute, Bethesda Dr Fengyu Zhang團(tuán)隊(duì)，利用靶向外顯子組測序結(jié)合生物統(tǒng)計(jì)學(xué)和生物信息學(xué)分析，首次在中國漢族抑郁癥（major depressive disorder, MDD）患者最大樣本中發(fā)現(xiàn)了5個(gè)新的基因座中7個(gè)SNP位點(diǎn)與抗抑郁治療療效關(guān)聯(lián)，均達(dá)到全基因組顯著性水平，文章于近日發(fā)表在《Translational Psychiatry》期刊（IF=5.182）

天昊為此項(xiàng)研究提供了目的區(qū)域測序和初步數(shù)據(jù)分析，天昊生物生物信息部經(jīng)理李才華、市場部技術(shù)支持陶玉和天昊生物業(yè)務(wù)部經(jīng)理屈肖肖也作為文章的共同作者，分享了這一研究成果。

題目：Targeted exome sequencing identifies five novel loci at genome-wide significance for modulating antidepressant response in patients with major depressive disorder.

影響因子： 5.182 PMID：32066657 期刊年卷：Transl Psychiatry 2020 Jan 23;10(1) DOI：10.1038/s41398-020-0689-x 

 

研究背景：

● 抑郁癥(MDD)是常見的一種重性精神疾病，全球終生患病率為17.8%。目前用于臨床的抗抑郁劑仍存在起效慢、有效率和治愈率低等缺點(diǎn)。

● 而藥物基因組學(xué)研究表明，基因多態(tài)性是影響抗抑郁治療療效個(gè)體差異的重要生物學(xué)因素之一。至今，已發(fā)表了8項(xiàng)高加索族抑郁癥患者人群抗抑郁藥物療效的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS），但是至今無重復(fù)性。另外，中國漢族MDD人群的藥物遺傳學(xué)GWAS研究依然缺如。

● 另外，重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)因其無創(chuàng)、便捷、安全有效，做為抗抑郁治療物理技術(shù)在臨床廣泛應(yīng)用，但其抗抑郁治療有效率低且也存在個(gè)體差異。

● 采取多時(shí)間點(diǎn)隨訪評估抗抑郁治療療效并結(jié)合生物統(tǒng)計(jì)學(xué)和生物信息學(xué)分析藥物遺傳作用是更可靠地試驗(yàn)設(shè)計(jì)，有助于指導(dǎo)MDD患者的個(gè)體化治療。

 

研究目標(biāo)：

完成MDD患者8周抗抑郁治療的靶向外顯子組測序，確定罕見和常見的單核苷酸變異(SNVs)對抗抑郁治療反應(yīng)的影響，重點(diǎn)關(guān)注其對不同治療期（2,4,6,8周）有效率和8周治愈率的不同影響；區(qū)別“單純藥物”治療組和“藥物+rTMS”治療組治療效應(yīng)差異的相關(guān)遺傳變異。

 

研究方法：

●  樣本：首發(fā)或未服藥大于兩周抑郁癥患者929例，單藥治療8周，其中399患者開始治療前2周同時(shí)接受rTMS治療(“plus-rTMS”治療組)，530例為單一抗抑郁劑治療組(“drug-only”治療組)

●  臨床結(jié)局：主要采用HAM-D17癥狀量表在基線期和治療后第2、4、6、8周隨訪評估抑郁癥狀嚴(yán)重度及其變化

●  測序候選基因選擇：基于KEGG通路數(shù)據(jù)庫，圍繞MDD病因假說和發(fā)病機(jī)制以及抗抑郁作用相關(guān)通路共篩選1309個(gè)候選基因，測序區(qū)域包括編碼區(qū)，5′ UTR，3′ UTR, 內(nèi)含子-外顯子交界25?bp區(qū)域。 

●  目的區(qū)域二代測序：利用上海天昊生物 Illumina MiSeq平臺(tái)完成。

●  SNV位點(diǎn)驗(yàn)證：利用上海天昊生物iMLDR平臺(tái)完成。

●  Top位點(diǎn)的調(diào)控證據(jù)：基于組織樣本的公共數(shù)據(jù)挖掘：

1）HPA提供的RNA-seq數(shù)據(jù)（https://www.proteinatlas.org/）；2）GTEx（https://www.gtexportal.org）的RNA-seq數(shù)據(jù)，是應(yīng)用全體基因ID和在線的cis-eQTL分析進(jìn)行定位；3）分析尸檢人腦的RNA表達(dá)矩陣，以研究rs8092 SNP對GNA15基因座的順式調(diào)節(jié)作用，該研究基于88位歐洲血統(tǒng)的受試者（與其他樣品一致），年齡大于5歲（http://braincloud.jhmi.edu/)。

研究結(jié)果：

1）抗抑郁治療療效臨床評估

●  最終納入統(tǒng)計(jì)的929例MDD患者中，530例為“drug-only”治療組，399例為“plus-rTMS”治療組。組間比較在性別、有無家族史、用藥類型、病程、基線臨床癥狀（HAM-D17 log轉(zhuǎn)化分值），差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P > 0.05)。在多元回歸模型分析中，兩個(gè)治療組間僅教育水平(P = 0.0472)和發(fā)病年齡(P = 0.0346)顯著差異。

●  與drug-only組相比，plus-rTMS組治療后2周(P = 0.00014)和4周(P = 0.0054)內(nèi)的有效率更高(58.65% vs 40.76%。此外，plus-rTMS的整體緩解率為65.20%，高于drug-only組的55.66% (P = 0.0035)(表2)。

表2：抗抑郁治療在多個(gè)隨訪時(shí)間點(diǎn)的治療有效率

2）SNV負(fù)荷調(diào)節(jié)抗抑郁治療反應(yīng)與不同治療方案和基因區(qū)域相關(guān)

基于目的區(qū)域測序共發(fā)現(xiàn)107,875個(gè)罕見變異，約一半的罕見變異(56,552)僅見于MDD患者組，在1000Genomes 和438例健康對照組未發(fā)現(xiàn)。SNV累積負(fù)荷對抗抑郁治療療效僅在“drug-only”組存在顯著性影響，而在“plus-rTMS”組影響有限。

3）與抗抑郁治療反應(yīng)相關(guān)的常見變異

在控制了SNV負(fù)荷的影響后，在顯性和隱性模式下進(jìn)一步分析了12561個(gè)MAF高于5%的SNP，以尋找與抗抑郁治療反應(yīng)相關(guān)的常見變異。主要結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1. IL1A, GNA15, PPP2CB, PLA2G4C和GBA五個(gè)基因7個(gè)SNP位點(diǎn)與抗抑郁治療反應(yīng)相關(guān)性達(dá)到全基因組顯著性水平(5×10^?08)；2. 在“drug-only”組或“plus-rTMS”組發(fā)現(xiàn)了10個(gè)SNP經(jīng)嚴(yán)格Bonferroni校正后仍與抗抑郁治療反應(yīng)顯著相關(guān)(α = 9.9 × 10^?07)，其中包括GNA11基因。

4）與抗抑郁治療反應(yīng)和MDD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均相關(guān)的常見變異

僅有GNA11基因3UTR區(qū)域的SNP rs8092同時(shí)與抗抑郁治療反應(yīng)和MDD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均顯著相關(guān)，GNA15基因SNP rs11671393與抗抑郁治療反應(yīng)相關(guān)性達(dá)到基因組顯著性水平 (P = 4.85 × 10^?12)，且兩個(gè)位點(diǎn)連鎖度很低。攜帶rs8092的C等位基因和rs11671393的G等位基因的患者抗抑郁治療后起效更慢療效更差 (圖2e)；此外，基于組織樣本的公共數(shù)據(jù)，rs8092在人類尸檢腦組織前額葉皮層(N = 88, P = 7.0 × 10?03 (Fig. 2f)和其它多個(gè)水平組織中是GNA15基因表達(dá)的順勢調(diào)控元件。

圖2：2  GNA11?GNA15區(qū)域SNP與抗抑郁治療反應(yīng)顯著相關(guān)

a 散點(diǎn)圖描繪了抗抑郁藥物反應(yīng)相關(guān)性分析的P值 (X 標(biāo)注為MDD風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)性分析P值)。

b MDD患者樣本在該區(qū)域的連鎖不平衡(LD)圖(基于測序分析的常見變異)。

c 健康對照樣本在該區(qū)域的連鎖不平衡(LD)圖。

d 在“plus-rTMS”治療組中，rs8092主要風(fēng)險(xiǎn)等位基因C的純合攜帶者和rs1167393低頻等位基因T純合攜帶者的log HAM-D17分值差異。

e 在“drug-only”治療組中，rs1167393主要風(fēng)險(xiǎn)等位基因G的純合的攜帶者和rs1167393 低頻等位基因T純合攜帶者的log HAM-D17分值差異。.

f rs8092 SNP的主要風(fēng)險(xiǎn)等位基因C與歐洲血統(tǒng)的成年尸檢腦組織中GNA15的表達(dá)有關(guān)。

 

5）前期MDD疾病關(guān)聯(lián)GWAS研究和抗抑郁藥物遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)驗(yàn)證：

●  前期MDD的GWAS研究報(bào)道過的七個(gè)基因座中，位于ENOX1、ESR2、PMFBP1和EP300的7個(gè)SNP在本研究“drug-only“組與抗抑郁治療反應(yīng)顯著相關(guān)（P < 0.05)； ENOX1的rs730210和EP300的rs3818121在“plus-rTMS”組顯示與抗抑郁治療反應(yīng)顯著相關(guān) (P < 0.05)。

 

討論：

●  本研究首先報(bào)道了中國漢族MDD人群最大樣本量抗抑郁治療反應(yīng)基因組學(xué)結(jié)果，主要發(fā)現(xiàn)“drug-only”治療組和“plus-rTMS”治療組在抗抑郁治療2周后有效率和8周后緩解率存在顯著差異，與單純藥物治療組相比，加用rTMS治療組治療更有效，可更快改善患者臨床癥狀。

●  SNV負(fù)荷主要顯著影響“drug-only”治療組患者抗抑郁劑治療療效。

●  確定了五個(gè)基因座IL1A，GNA15，PPP2CB，PLA2G4C和GBA的七個(gè)SNP（MAF> 5％）與MDD患者抗抑郁治療療效達(dá)到了全基因組顯著性相關(guān)水平；并且該7個(gè)位點(diǎn)在人體組織中都是相關(guān)基因的表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn).

●  GNA11基因rs8092位點(diǎn)同時(shí)與抗抑郁劑治療療效和MDD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。

 

研究結(jié)論：

我們的研究表明，罕見和常見的基因變異均可調(diào)節(jié)兩組抗抑郁治療的療效差異。這些發(fā)現(xiàn)提示MDD患者的需要個(gè)體化和精準(zhǔn)抗抑郁治療，同時(shí)為MDD抗抑郁治療效應(yīng)的潛在分子機(jī)制提供了新思路和實(shí)證。