强直性脊柱炎发病的免疫遗传机制及风险预报研究

强直性脊柱炎是一种以炎性腰背痛为特征并不断进展的慢性疾病,常伴有外周关节炎,肌腱端炎和虹膜炎等,严重者可致脊柱畸形和甚至强直。强直性脊柱炎在中国人群的发病率,与欧洲白人的发病率相似,约为0.24%。强直性脊柱炎患者发病5年后,约有4%患者丧失部分劳动能力,而发病45年后约达50%患者丧失劳动能力。 AS是一个具有复杂遗传背景的多基因病,因此需要我们从基因,转录以及蛋白翻译等不伺水平进行多层次的立体研究,以更加全面地认识该疾病的病因基础,发病风险及进展等机制。本研究分别以转录组(基因表达谱)和发病风险预报两个角度探索AS免疫遗传学发病机制。 第一部分中国汉族强直性脊柱炎易感基因验证研究 目的：对比中国汉族AS患者与健康对照外周血的AS易感基因表达差异,对其进行生物功能学分析,进一步探索中国汉族AS患者发病机制 方法：通过检索和汇总近年来报道的与AS患病相关的易感基因,结合第一部分RNA-Seq的结果,挑选出47个易感基因作为候选基因,采用实时荧光定量PCR技术进行基因表达谱分析,找出差异表达基因。并对显著差异的基因进行GO及KEGG等生物信息学工具对其富集的代谢通路进行分析,以了解AS的发病机制。 结果：通过比较分析AS患者与正常对照外周血基因表达谱的差异,发现35个基因表达差异显著,对19个上调的基因和16下调的基因进行生物功能学分析,发现介导炎症反应的基因出现高表达,介导免疫反应的基因出现低表达,提示在AS的免疫紊乱与炎症反应上调在疾病的发病过程中所起的作用值得关注和进一步探讨。 结论：免疫缺陷或者免疫缺乏可能同时存在于AS患者中,这可能有利于环境因素触发疾病的发生；炎症反应通路的上调是疾病发展的直接原因。 第二部分AS发病风险预测 目的：结合基因多态性及基因表达谱的数据构建AS发病风险预报模型,并在中国汉族人群中进行验证并得出预报率。 方法：利用新一代高通量测序技术(既RNA-Seq技术)及实时荧光定量PCR验证得到的五个差异表达基因(见谢伟林博士毕业论文)构建模型一,利用SPSS16.0进行判别分析,构建ROC曲线(受试者操作曲线),在原测序验证的人群里检测预测率,得到曲线下面积。在模型一基础上加上一个SNP位点(rs2548538)构建疾病预测模型二,用logistical回归对6个协变量进行分析和验证,得到ROC曲线并且计算曲线下面积。利用本实验第一部分实时荧光定量PCR的所得到的三个差异表达最显著的基因(TBKPB1、ZMIZ1、CARD9)构建预测模型三,利用判别分析法分析及验证,得到ROC(受试者操作曲线)曲线及曲线下面积。 结果：模型一(5个差异表达基因数据)行预测效能评估,最小在B级范围；模型三(3个差异表达基因数据)预测效能在B级(0.80～0.89Good)范围；模型二(加上1个SNP位点进行建模时)预测效能评估提升到了A级(0.90～1.0Excellent)范围；表明当利用差异表达基因的数据辅以相应的SNP数据进行建模,波动较小,比较稳定,有较好的价值预测。可见该模型可用于AS发病风险评估,是一种比表型选择标准更为准确的方法并且可以达到较好的预测效果。 结论：在中国汉族人群中,利用基因表达谱数据建立发病风险模型,有较高的预报率；基因表达谱结合基因多态性数据可以大大提高预报率。