
帕金森病( Parkinson’s Disease, PD )是一种复杂的神经退行性疾病,其发病机制涉及遗传、环境和衰老等多重因素的相互作用。尽管全基因组关联研究( GWAS )已识别出许多常见的风险位点,但它们仅能解释一小部分遗传度。那些 罕见、高影响的编码区变异(如截短变异 PTVs ) 对 PD 发病的贡献仍是未解之谜,被称为 PD 遗传结构中的 “ 缺失环节 ” 。
近日,上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科刘军教授 和范雨博士后 团队在国际期刊NPJ Parkinson’s Disease上发表了题为Whole-Exome Sequencing and Burden Analysis Identify Six Novel Candidate Risk Genes and Expand the Genetic Landscape of Parkinson’s Disease的研究论文。该研究利用迄今为止最大规模的帕金森病外显子组测序( WES )数据,系统性地识别了与PD风险相关的新型罕见基因,显著扩展了PD的遗传图谱。
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研究团队利用英国生物样本库( UK Biobank )的 WES 数据,纳入了 3,602 例 PD 患者 和 145,496 例严格筛选的欧洲血统健康对照。他们重点关注高可信度的 蛋白截短变异( Protein-Truncating Variants, PTVs ),并进行了严格的基因水平关联负担分析( Gene-Burden Testing ),以系统性地发现与 PD 风险显著相关的基因。
1. 发现九个显著关联基因,六个为新型基因
基因负担分析共识别出 PTVs 在 PD 患者中频率显著升高的 九个基因( P _SKAT-O < 2.5 × 10 -6 )。
其中包括 三个已报道 与 PD/ 帕金森综合征相关的基因: ATP5F1C 、 COMMD9 、和 OPA1 。
更重要的是,研究识别出 六个新型候选风险基因: RGMB 、 SNX13 、 MGST2 、 NMBR 、 RCBTB1 、和 JAG1 。
RGMB 基因的 PTVs 显示出最强的统计学关联( OR = 12.54 ),而 OPA1 PTVs 在 PD 患者中具有最高的携带频率( 0.17% ),提示其潜在的临床相关性。
2. 罕见截短变异而非错义变异驱动致病性
与 PTVs 的强关联相反,研究团队对这九个基因的 错义变异( Missense Variants ) 进行分析,无论采用何种致病性预测阈值,均未发现与 PD 风险存在显著关联。
这一结果有力地支持了这些基因的致病性主要是由 高影响、导致蛋白质功能丧失( Loss-of-Function )的罕见 PTVs 所驱动。
3. 稳健性分析与功能富集通路
通过排除携带已知 PD 致病突变个体的 敏感性分析,八个基因(除了 SNX13 )的关联性仍保持统计学显著。
功能富集分析( GO Molecular Function )揭示了与 Notch 结合( Notch binding ) 和 谷胱甘肽转移酶活性( glutathione transferase activity ) 相关的分子功能富集,为后续的机制研究提供了新的生物学靶点。
4. 提出选择性易损性新模型
研究发现,这九个候选基因的表达水平在脑区与非脑区之间并 不具有高度特异性,提示它们可能参与到 普遍存在的基础细胞过程 中。
研究团队推测,当这些基础功能被罕见 PTVs 损害时,可能导致细胞的普遍功能缺陷,进而使得 代谢需求高、轴突投射广泛 的黑质多巴胺能神经元表现出 独特的易损性 和选择性退化,从而解释了广泛的遗传缺陷如何选择性地表现为 PD 这一局部神经退行性疾病。
该研究是迄今为止利用大规模外显子组数据识别 PD 罕见编码变异的有力工作。它不仅确认了 ATP5F1C 、 COMMD9 和 OPA1 等基因在 PD 中的作用,更重要的是,通过对高可信度 PTVs 的严格聚焦,成功识别出 六个新型候选风险基因。
扩展了遗传图谱: 显著丰富了 PD 的遗传图谱,提供了 PD 缺失遗传度( Missing Heritability )的重要解释。
聚焦高影响变异: 强调了罕见、高影响的 PTVs 在 PD 发病机制中的核心作用。
指明新研究方向: 为 PD 的机制研究、生物标志物发现和开发靶向治疗策略(如针对 RGMB 、 SNX13 、 MGST2 等新基因的通路)提供了关键的新靶点。
上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科范雨博士后、胡震副主任医师 和 放射科严琴琴博士后 为本文的共同第一作者。神经内科刘军教授 和 范雨博士后 为共同通讯作者。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41531-025-01195-6
制版人:十一
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