【昊阅读】药物基因组学经典文章：WES+目的区域测序技术组合拳发挥优势

发稿时间：2019-06-06来源：天昊生物

精神分裂症是一类病因未明的重性精神障碍，抗精神病药物治疗是精神分裂症首选的治疗措施，但药物效果却个体差异很大。今天，小编就和大家一起学习一篇由四川大学华西医院团队完成的药物基因组文章，该团队采用随机临床试验的试验设计，纳入超过3000例精神分裂症患者并进行了6周短期药物治疗疗效评估；遗传角度采用全外测序和目的区域测序技术结合，最终确定治疗响应差的精神分裂症患者，其谷氨酸系统相关基因通路（reduced NMDA synaptic currents)富集了更多的罕见有害突变。这一研究提示基因组背景对精神疾病药物疗效的重要作用。

英文题目：Effect of Damaging Rare Mutations in Synapse-Related Gene Sets on Response to Short-term Antipsychotic Medication in Chinese Patients With Schizophrenia
A Randomized Clinical Trial

中文题目：突触相关基因功能损伤罕见突变对中国精神分裂症患者短期抗精神病药物疗效的影响

一项随机临床试验

发表杂志：《JAMA Psychiatry》（IF=16.6）

发表时间：2018-11-7

研究背景

• 精神分裂症是一类常见的慢性精神障碍疾病，通常起病于青春期后期或成年早期，多伴随终身，严重损害患者的社会功能与生存质量
• 精神分裂症患者的临床管理主要靠抗精神病药物，但是患者个体差异造成的抗精神病药物药效差异的具体机制尚不明确
• 特定基因或基因集中的罕见变异也许可以定义一个对标准药物治疗方法相对无响应的疾病亚型

研究方法

纳入精神分裂症患者接受 6周 (短期) 抗精神病药物治疗，选取响应极佳和极差的2组患者进行初步的全外显子测序筛查, 并从中选择了的一组候选基因, 后续采取目的区域测序在另一组样本中进行验证。

图：临床试验流程图

研究结果

•  基线入组3023例患者，2336 (77.3%) 例样本获得DNA样本。316例患者(156 best responders and 160 nonresponders)  (10.5%) 完成WES检测并通过质控， 1920 (63.5%)例用于第二阶段验证试验。
• 经过质控，外显子测序共获得154 332个蛋白编码区 SNV ，包括103个(0.1%) 终止子缺失变异，1534 (1.0%)终止子获得变异，669 (0.43%) 剪切位点变异，89 442 (58.0%)个错义突变和62 584 (40.6%)同义突变。
• 对于WES测序数据中MAF大于5%的SNP，研究者进行了常见变异关联分析，但没有位点达到全基因组显著性水平（P<5*10-8）。
• 基因关联分析：基于WES数据，9900个基因至少含有2个或以上破坏性的错义突变。基于基因的富集分析，没有基因显著和药物响应相关（满足多重矫正后显著性水平P < 5.05 × 10-6 ）。针对于6个候选基因的富集分析提示，这些基因与药物响应相关(P < .05)：(GRID1 [OMIM 610659],ZNF804A [OMIM 612282], NRXN1 [OMIM 600565], CYP2J2[OMIM 601258], GABRA6 [OMIM 137143], and GRM7 [OMIM 604101]) 。
• 基因集关联分析：针对MGI, Reatome和KEGG来源的79个神经元-或突触相关基因集，研究者进行了基于罕见破坏性错义突变的负荷分析，最终三个候选基因集表现出药物无响应患者比药物响应极佳的患者携带更多罕见变异(P< 0.05)（下表）： N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA)–介导的突触电流减少 (基因总数13个; 药物无响应患者携带罕见变异42个VS药物响应极佳患者携带罕见变异19个)；AMPA (α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸)-介导的突触电流减少 (基因总数17个; 药物无响应患者携带罕见变异36个VS药物响应极佳患者携带罕见变异14个)和AMPA (α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸)-介导的突触电流异常 (基因总数12个)

• 第二阶段1999例样本的目的区域测序共涉及78个候选基因，包括： GRID1, GRM7, ZNF804A; WES检测获得的三个基因集内的34个候选基因; 41个研究组感兴趣的基因。最终，1920例患者的5009 个变异通过质控，进行后续的基因关联分析和基因集关联分析，表型为PANSS总分的降低率。针对单个基因，没有基因显著和表型相关（adjusted P > .05），但基因集：N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA)–介导的突触电流减少与表型相关，且显著P = .009。

研究结论

本研究是迄今为止最大的探究抗精神病药物药效的测序研究。本研究提示，疗效不好的精神分裂症患者在N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA)–介导的突触电流减少和AMPA (α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸)-介导的突触电流减少通路富集了更多的罕见有害突变。