【佳学基因检测】导致注意力缺陷障碍的基因及基因检测位点

遗传连锁研究

遗传连锁是精神科疾病与基因序列变化的关系研究的一个科学方法，是第一个应用于多动症的全基因组方法。这种方法搜索基因组，寻找DNA片段在家族中通过疾病传播的证据。对连锁的基因解码的数据进行分析发现，对于哪些染色体区域与注意力缺陷障碍ADHD相关存在重大分歧。虽然“提示性”发现有一些重叠，但没有发现具有全基因组意义。为了理解这些结果，注意力缺陷障碍遗传连锁方向基因解码应用了基因组扫描荟萃分析。他们发现了16号染色体上一个区域的全基因组显著连锁，该区域位于64 Mb和83 Mb之间。由于连锁方法仅检测具有较大影响的遗传变异，其他基因座的重要发现较少，这表明不太可能发现对多动症有较大影响的常见DNA变异。几乎所有的多动症连锁研究都是从远交群体中选择兄弟姐妹对或小家庭。另一种方法是评估多代群体分离中的连锁。Arcos Burgos等人使用这种策略研究了来自哥伦比亚的16个多代家庭。在其中一些家族中，他们发现了支持与染色体4q13.2、5q33.3、8q11.23、11q22和17p11连锁的证据。一个区域与LPHN3有关。

候选基因关联研究

早期的多动症分子遗传学研究试图将多动症与其病因相关的基因联系起来。由于治疗注意力缺陷多动障碍的药物以多巴胺能或去甲肾上腺素能传递为目标，许多研究检测了这些途径中的“候选基因”。结果常常相互矛盾。在Gizer等人的荟萃分析中，8个候选DNA突变序列在多个研究中显示出与注意力缺陷障碍ADHD的具有统计学上显著性的关联。这些变异涉及六个基因：5-羟色胺转运体基因（5HTT）、多巴胺转运体蛋白基因（DAT1）、D4多巴胺受体蛋白基因（DRD4）、D5多巴胺受体蛋白（DRD5）、5-羟色胺1B受体蛋白（HTR1B）和一个编码突触囊泡调节蛋白SNAP25的基因。一项涵盖成人多动症所有遗传相关性研究的荟萃分析报告了成人多动障碍与BAIAP2（脑特异性血管生成抑制剂1相关蛋白2）之间存在显著相关性。BAIAP2参与神经元增殖、存活、成熟和树突棘形态发生，并可能影响神经元生长锥导向。即使在Bonferroni校正后，这些发现仍具有重要意义。对于儿童和成人的荟萃分析，以优势比衡量的每个关联的强度都很小，小于1.5。这为注意力缺陷多动障碍的基因检测提供了最初的基因列表。

许多研究检测了多巴胺转运蛋白基因（SLC6A3），特别是位于该基因3′-非翻译区的40碱基对范围内的可变串联重复数调节多态性。该变异产生两个具有9和10个重复的常见等位基因（9R和10R）。在人类中，这种多态性的10R等位基因与青年人的注意力缺陷多动障碍ADHD相关，而9R等位遗传基因与成人的注意力缺陷多动障碍ADHD有关。荟萃分析表明，9R等位基因与正电子发射断层扫描测量的成人DAT活性增加相关。

全基因组关联研究基因检测发现重要常见变异

全基因组关联研究（GWAS）对整个基因组的SNP位点进行分析，以检测具有非常小病因学影响的常见DNA基因突变序列。“普通”是指在人群的中的出现频率1%。为此，GWAS分析了数十万甚至数百万个单核苷酸多态性（SNP）。这样做为了获得统计学意义，需要付出特定的成本：为了得出有全基因组的统计意义，观察到的关联必须具有小于0.00000005的p值。这个严格的p值需要非常大的样本。

注意力缺陷多动障碍ADHD的初始GWA未发现任何具有全基因组意义的DNA基因突变序列，即使将这些样本中的大多数组合在荟萃分析中，样本量为2064个三人组（双亲和一名注意力缺陷多动障碍ADHD儿童）、896名注意力缺陷多动障碍ADHD患者和2455名对照组。该研究确实发现了一组先前由国际多位点多动症遗传学（图像）项目成员提出的候选基因的统计学意义。对来自这些初始GWAS研究的顶级发现的“分子景观”以及其他数据的检查得出结论，调节定向神经突起生长的基因与注意力缺陷多动障碍ADHD的病因学密切相关。GWAS数据的通路和基因集分析表明，参与调节神经递质释放、轴突生长和轴突引导的通路是注意力缺陷多动障碍ADHD病因学的基因因素。

多动症的基因解码研究者联盟完成了12项GWAS研究的荟萃分析，包括20183名多动症患者和35191名对照。12个位点具有全基因组意义。在研究之间，没有一个全基因组重要SNP显示出显著的异质性。在涉及的基因中，FOXP2尤其引人注目，因为之前的研究表明FOXP2与成人注意力缺陷多动障碍ADHD以及言语和语言障碍有关。FOXP2基因敲除小鼠研究发现，该基因调节注意力缺陷多动障碍ADHD相关脑区的多巴胺。

具全基因组显著性的位点的其他基因具有相关的生物学作用。DUSP6通过影响突触中的多巴胺水平来调节神经递质稳态。SEMA6D在大脑中表达。它在胚胎发育期间调节神经元接线。ST3GAL3含有与智力障碍ID相关的错义突变。LINC00461在大脑中表达，包括与教育程度相关的基因突变序列。另一个与该位点相关的基因是MEF2C，它与智力残疾ID和一些精神疾病有关。

注意力缺陷多动障碍基因解码研究联盟进行了若干基因集分析，包括三组由FOXP2调控的基因：（1）野生型与对照FOXP2基因敲除小鼠大脑中富集的基因；（2）在野生型与FOXP2敲除小鼠大脑中显示差异表达的基因；（3）来自人胎儿大脑样本的基底节或下额叶皮质中富集的基因。这些都与多动症无关。此外，先前由多动症专家小组提出的一组多动症候选基因也不显著。其中，只有SLC9A9与注意力缺陷多动障碍ADHD的有较弱的相关性。没有基因本体基因集达到统计学意义，但一组对功能丧失表现出高度不耐受的基因确实与ADHD相关。

注意力缺陷多动障碍ADHD作为多基因病的基因检测位点

GWAS分析还表明，多动症的遗传力很大程度上是由于许多常见变异的多基因效应，每个变异的影响都很小。SNP遗传力为0.22，约为双生子研究计算出的注意力缺陷障碍ADHD遗传力的三分之一。注意力缺陷障碍ADHD的多基因结构通过估计样本子集中的多基因风险得分并显示其在验证子集中以剂量依赖性方式预测注意力缺陷障碍ADHD得到证实。正如其他精神疾病所见，由这些风险分数解释的差异很低（5.5%）。

注意力缺陷障碍ADHD多基因背景有效性的进一步证据来自分析，分析表明，相关SNP丰富了涉及基因组保守区（已知具有生物学意义）的注释和中枢神经系统特有的调节元件。多动症多基因易感性的发现并未显示哪些DNA变异构成易感性。然而，它确实支持这样一种观点，即在更大的样本中会发现更多全基因组的重要变异。

从临床样本得出的注意力缺陷障碍ADHD的多基因易感性预测了人群样本中的自闭症ASD特征，这证实了双胞胎研究数据和基因集分析，显示注意力缺陷障碍ADHD和自闭症ASD之间的基因重叠。注意力缺陷障碍ADHD病例对照临床样本的多基因责任评分也预测了普通人群的注意力不集中和多动症。基因解码所提出的多基因评分算法发现多动症多基因风险评分显著预测了学龄前儿童和学龄儿童的父母和教师注意力评级。同样，在一项病例对照研究中表明，人群样本中多动症特征的多基因易感性预测了多动症的临床诊断。这些结果证实了双胞胎研究得出的结论，即临床定义的多动症是一种在人群中持续变化的极端特征。

其他多基因评分研究证实了家族和双生子研究先前预测的交叉疾病遗传关联。我们早就知道多动症与品行障碍同时发生。家族和双生子研究都暗示了这种关联中的共享基因[38103-105]。与之前的研究一致，Hamshere等人[106]报告了有共同行为问题的儿童患多动症的高多基因风险。在一项大规模人群研究中，Larsson等人[107]报告，多动症患者的亲属患精神分裂症和双相情感障碍的风险增加。与该报告一致，从精神分裂症的大量GWA中得出的多基因风险评分显著区分了ADHD患者与对照组[108]。对于成人精神分裂症和成人双相情感障碍的危险等位基因，这种区分是最强的，这证实了先前的家庭和双胞胎数据，表明ADHD和双相情感疾病之间存在遗传联系[109]。此外，ADHD和双相情感障碍的联合GWA报告了ADHD和双极情感障碍的多基因评分之间的显著相关性，并确定了两种情感障碍的全基因组显著位点[110]。类似地，先前关于多动症和抑郁症家族性共传播的报告[54]已经通过显示两种疾病之间的共享SNP遗传力得到了扩展[98]。Hart等人[111]使用一种新的药物挑战范式，发现精神分裂症和注意力缺陷多动障碍的多基因评分与安非他明的欣快反应相关，这表明这些疾病之间的遗传关联可能是由于调节安非他敏欣快反应的神经系统中的变异。

利用许多研究的GWAS结果，可以计算出表明两种疾病或性状的多基因结构重叠程度的遗传相关性。当Demontis等人[94]将多动症的多基因风险与220种疾病和特征相关联时，出现了许多高度显著的相关性。图3显示了其中一些最显著的相关性（每个相关性都通过了Bonferroni显著性阈值）。其中一些基因相关性符合先前的预期（例如，神经质、抑郁和交叉障碍GWAS）。其他与多动症的临床流行病学一致（如肥胖、智商、吸烟和学业成绩）。在某些情况下，这些显著的相关性为理解共病提供了新的方向。例如，一些人解释了多动症和肥胖之间的共病性，这已通过荟萃分析[112]得到证实，是由多动症相关的冲动性引起的。遗传相关数据表明，共有的遗传风险因素和潜在的共有的病理生理学解释了这种共病。

致病基因鉴定基因解码寻找稀有基因变异

最初，关于罕见DNA变异（＜1%的人群）的信息来自与多动症相关的多种医学和精神病问题的综合征染色体异常报告。例如velo心面部综合征、脆性X综合征、Turner综合征、结节性硬化症、神经纤维瘤病、Klinefelter综合征和Williams综合征。在单个家族中，3号染色体的中心粒周围倒位与多动症症状共分离与SLC9A9有关。该基因的突变用以制备多动症动物模型，并与自闭症和多动症相关。

GWAS研究中使用的常见变异基因分型阵列可以检测大拷贝数变异（CNV）。由于CNV经常删除或复制跨越部分基因甚至整个基因的大基因组片段，因此它们通常对基因功能有明确的影响。多动症CNV研究评估了多动症青少年和对照组是否存在大（>500 kb），罕见的CNV。除一项研究外，每项研究都发现优势比大于1，这表明ADHD患者与对照组相比，大而罕见的CNV的负担更大。差异研究使用了不同的负担定义。只有三项研究发现，对于大型CNV，多动症患者的负担具有统计学意义）。正如他们的综述所示，ADHD样本中的缺失和重复同样过多，尽管只有重复出现了统计学意义。采用CNV基因解码分析人还发现以前与精神分裂症有关的重复（但不是缺失）丰富，在较小程度上与自闭症有关。这些CNV研究涉及的主要生物途径是：呼吸电子转运、有机氮化合物分解代谢过程、跨膜转运蛋白活性、碳水化合物衍生物分解代谢过程，配体门控离子通道活性、甲基转移酶活性、跨膜运输和离子门控通道活性。

一项对489名注意力缺陷障碍ADHD患者和1285名对照者的研究发现，帕金森蛋白二基因（PARK2）中存在罕见的CNV。在对全基因组测试进行经验校正后，结果是显著的。PARK2调节细胞的泛素-蛋白酶体系统，帮助处理受损、畸形和过量的蛋白质。参与该途径的另外两个基因（FBXO33和RNF122）也参与了其他研究。一项关于成人多动症的研究没有发现大片段CNV对ADHD有显著影响，但确实发现小CNV对ADHD有显着影响。

CNV研究涉及到几种生物途径。基因解码发现注意力缺陷障碍ADHD患者的α-7烟碱乙酰胆碱受体基因（CHRNA7）存在重复，并表明该发现在来自英国、美国和加拿大的四个独立队列中重复。在意大利样本中报告了另一种重复。烟碱系统的含义特别有趣，因为烟碱神经元调节多巴胺能神经元，注意力缺陷多动障碍患者吸烟率高，服用尼古丁可减少注意力缺陷多动症症状。在99名患有严重ADHD的儿童和青少年的样本中。基因解码研究人员发现了几个CNV，包括一个在染色体7p15.2-15.3上长达3MB的复制，携带神经肽Y（NPY）。对其他家庭成员的调查发现，这种重复与NPY血浆浓度增加和功能磁成像评估的大脑异常有关。

基因解码还报告了注意力缺陷障碍ADHD CNV的生物途径研究，数据来自五项研究。这些CNV数据丰富了先前与精神分裂症、脆性X智力残疾以及（在较小程度上）自闭症相关的基因。多动症CNV发现显著丰富了几种生物途径，最显著的是离子通道途径，它与多动症、自闭症、精神分裂症、双相情感障碍和抑郁症的交叉障碍分析有关。CNV分析还指出了调节免疫功能和氧化应激的途径。这些途径以前曾通过非遗传研究与注意力缺陷障碍ADHD有关。

基因解码的解析研究表明，影响代谢型谷氨酸受体基因的CNV在多组患者中显著富集。支持证据来自Akutagava Martins等人，他们报告了谷氨酸能基因中的CNV与注意力缺陷障碍ADHD的认知和临床损伤相关。在药物基因组学GWAS中，谷氨酸受体基因GRM7中的SNP是最重要的发现之一。在注意力缺陷障碍ADHD的大鼠模型中观察到谷氨酸能缺陷，人类的磁共振波谱显示注意力缺陷障碍ADHD患者中谷氨酸和谷氨酸/谷氨酰胺浓度的失调。

ADHD的外显子组测序研究报告了123名持续性注意力缺陷障碍ADHD成人和82名健康对照的结果。在一组注意力缺陷障碍ADHD候选基因中，出现罕见错义或破坏性变异的病例明显多于对照组。在一项对无注意力缺陷障碍ADHD家族史的ADHD患者的外显子组测序研究中，采用致病基因鉴定基因解码报告了脑表达基因中的六个新发错义SNV：TBC1D9、DAGLA、QARS、CSMD2、TRPM2和WDR83。他们还对与智力障碍ID和自闭症ASD相关的26个基因进行了测序，但只发现了一个潜在的有害变体。在一项外显子组芯片研究中，基因解码研究人员分析了1846例病例和7519例对照样本，以寻找罕见的遗传变异。他们检测到四个研究范围内的重要基因座，涉及到产前发育阶段大脑中已知表达的四个基因：NT5DC1、SEC23IP、PSD和ZCCHC4。Hawi等人通过对152名多动症青年和188名对照组的117个基因进行测序，发现了BDNF基因中新的罕见变异。