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赋能科研丨广州出生队列揭秘粤语人群遗传史,华大智造DNBSEQ测序平台提供工具支撑

时间:2024-02-22作者:华大智造阅读数:997分享

妊娠是一个奇妙的过程,胎儿生长发育受到母体宫内环境和胎儿自身遗传影响,但是,宫内环境和遗传效应对胎儿的生长发育到底起怎样的作用尚不清楚。近日,广州出生队列在国际顶尖期刊《自然》(Nature)上发表题为“The Born in Guangzhou Cohort Study Enables Generational Genetic Discoveries”的论著,揭示了遗传因素和宫内环境对子代健康的影响。


该研究基于华大智造 DNBSEQ 测序平台,完整构建了目前国内入组人数最多、随访管理完善的大型中国普通人群前瞻性出生队列,利用大规模 WGS 信息和丰富表型数据,采用跨代孟德尔随机化方法,清晰剥离宫内环境和遗传对胎儿生长发育的效应,揭示了遗传因素和宫内环境对子代健康的影响,新发现东亚人群所特有的调控基因,明确了妊娠期暴露对胎儿生长的潜在因果关系;在群体遗传学角度,将南方中国人尤其是粤语人群的遗传历史讲述得更加清楚,为理解华南地区方言和人口演变的相互关系提供了积极的线索。



广州出生队列(Born in Guangzhou Cohort Study, 简称 BIGCS)基于 4,053 名研究对象,开发了跨代孟德尔随机化方法来分离母体和胎儿遗传效应,首次通过建立传递和未传递等位基因的单体型遗传得分,研究母亲定量测量指标对胎儿宫内发育、新生儿代谢因子以及出生结局的可能影响,明确了妊娠期暴露对胎儿生长的潜在因果关系。例如,在扣除了代际遗传的影响后,母亲孕期空腹血糖和子代出生体重仍存在因果关联(母亲空腹血糖每增加1mmol/L,子代出生体重增加516.2g)。此外,研究团队还首次发现了母亲孕期总胆汁酸与子代出生身长之间存在因果关系,母亲孕期总胆汁酸每升高1mmol/L,子代出生身长减少0.42cm。


图1 跨代孟德尔随机化分析示意图(左);影响出生体重的母体宫内环境和子代遗传效应(右)


利用GWAS研究,研究团队新发现了东亚人群所特有的调控基因,如与孕妇孕期总胆汁酸相关的SLC10A1基因(rs2296651),与子代脐血低密度脂蛋白(LDL)相关的SOAT2基因(rs137994041)。孕妇携带rs2296651-A基因型时,妊娠期间发生胆汁淤积症的风险增加3.55倍。进一步分析发现影响母儿脂质代谢的遗传信号存在差异,如CELSR2基因会影响孕妇外周血LDL水平,而SOAT2基因则会影响子代脐血中的LDL水平,该结果揭示了人体调控脂类代谢的基因可能在特定的年龄发挥遗传效应。这一发现为在不同年龄阶段更准确地评估个体脂代谢相关疾病风险提供全新的遗传学基础。


图2 脂代谢的年龄特异性遗传效应


同时,研究团队系统分析了研究人群习惯使用的方言与遗传信息的关系。结合古人遗传信息进行分析,发现广州出生队列人群中的粤语人群有着明显的北方古人痕迹,即从遗传上看,现代粤语人群总体上是北方中国人和现代南方中国人的混合体。这为我们更深入了解现代南方人群的遗传多样性和演变提供了宝贵的线索,也为理解华南地区方言和人口演变的相互关系提供了有力支持。


图3 广州出生队列揭示南方人群的群体结构及历史


广州出生队列研究团队此次发表在国际顶级科学期刊Nature上的跨代孟德尔随机化方法,为更好地认识母儿健康的代际传递研究提供了新的范式和方法学支撑,也为研究宫内暴露、遗传和早期生活经历之间相互作用,及其塑造长期健康的机制奠定了关键技术基础。随着研究进一步拓展,研究团队将更深入和全面地分析生命早期一系列环境和遗传因素的复杂相互作用,以及它们影响出生结局、儿童期和成年期健康的时间窗及作用机制。


*本文部分转载自广州出生队列*该项目已通过伦理审查,符合国家法律法规及伦理规范,并严格保护参与者隐私及数据安全,并通过中国科技部人类遗传资源管理办公室的批准



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