多组学标记在预测糖尿病中的用途制造技术

本文公开了利用基因组标志物预测人类对象中糖尿病发生的方法，以及利用多组学数据确定此类标志物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】多组学标记在预测糖尿病中的用途相关申请的交叉引用 本申请要求2013年4月12日提交的美国临时专利申请第61 /811，639号的优先权， 为所有目的将其内容以引用的方式整体并入本文。 专利技术背景 特别是在亚洲，存在2型糖尿病(T2D)和肥胖的流行，其影响越来越多的年轻群体 。2型糖尿病是由遗传与环境因素之间的相互作用而导致的复杂疾病。对病例对照组 (cohorts)的大规模基于家庭的连锁分析以及全基因组关联研究(GWAS)已经确定了 与T2D相关的多个染色体区域和遗传性变型，包括中国人特异的遗传性变型。辟田 胞的发育、结构和功能涉及大部分GWAS-T2D基因座位或附近的基因。尽管它们在多个种群 中复制，这些SNP的低比值比（1.5-2)解释了T2D少于10%的遗传度。最近的研究表明，表观 遗传学在T2D中也发挥作用。利用FAIRE技术，TCF7L2内含子中的GWAS SNP rs7903146显示 与胰岛特异的开放染色质强相关。rs7903146的杂合子携带者显示出显著的等位基因失衡， T等位基因在胰岛染色质中更开放，并且在功能性荧光素酶活性分析中显示更高的增强子 活性。类似地，FT0基因的内含子SNP rs8050136的赋予风险的A等位基因是另一T2D GWAS基因，其与包含具有调节活性的已知保守非编码元件的7.7Kb区域内的DNA甲基化增加 有关。利用全基因组方法，研究者最近已经确定出了在与T2D相关的FT0第一内含子中 的差异甲基化的CpG，支持了DNA甲基化在T2D中的重要性。 下一代测序的研究进展使得能够通过全基因组重亚硫酸盐测序来确定全部DNA甲 基化位点。在用于解释T2D的遗传度(heritability)缺失的概念验证(proof-of-c0nCept)研究中，我们从收集自从由受影响的母亲和女儿以及用作对照的未受影响的父亲 组成的中国三人家庭的外周血单核细胞(PBMC)中分离了DNA和RNA。我们应用全基因组重测 序、重亚硫酸盐测序以及RNA测序，以获得该三人家庭的基因组、甲基化组、转录组以及微 RNA(miRNA)的表达特征（图1)。我们利用配对比较研究了甲基化组、转录组、微RNA表达与 SNP的相关性，从而确定具有最一致特征的基因。我们还利用并入了基因的集成网络分析来 发现最有关联的基因，所述并入的基因具有差异表达和甲基化并且是差异表达的微RNA的 靶标。这些发现在GWAS元分析数据集和独立病例对照组中被复制，伴随着来自65个对 照和65个T2D病例的PBMC中的基因表达和DNA甲基化分析（图2)。利用该多元方法，我们发现 了具有多组学特征的新的T2D相关基因，其涉及染色质修饰和T2D中的蛋白代谢通路。 由于2型糖尿病以及相关并发症如心血管疾病和肾脏疾病的巨大社会和经济影 响，存在对开发新的有效手段以用于准确诊断或早期评估患者未来发展为这些疾病的风险 明确且紧急的需求，以便可以实施早期干预以使与这些疾病相关的有害影响和/或发展为 该疾病的风险最小化。本专利技术满足了该需求以及其它相关需求。 专利技术概述 本文提供了用于确定和利用糖尿病的遗传标志物的方法、步骤以及系统。可从个 体以及个体之间的比较获得包括基因组、转录组或甲基化组数据的多组学数据。然后可将 这些数据中的差异如单核苷酸多态性、DNA甲基化的不同模式或基因表达的不同模式进行 整合，并将其与糖尿病表型进行关联。在一些实施方案中，个体是有相关的，如在父亲-母 亲-女儿的三人家庭中。在一些实施方案中，利用网络分析来实施整合和相关联。确定多组 学标记(包括此前与糖尿病不相关的基因），以预测糖尿病在个体中的发生并研发糖尿病的 治疗。 在第一方面中，提供了用于测定对象存在T2D或者有增加的发展为T2D的风险的方 法。该方法包括这些步骤：（a)测量从对象中获得的组织样品中一种或多种T2D-相关基因的 表达水平或DNA甲基化水平；（b)将所述一种或多种T2D-相关基因的表达水平或DNA甲基化 水平与标准对照中相同基因的水平进行比较;和（c)当一种或多种T2D-相关基因的表达水 平或DNA甲基化水平高于或低于标准对照中的水平时，测定存在T2D或有增加的发展为T2D 的风险。所述T2D-相关基因选自：LRRC7、TXNDC12、TGFBR3、AJAP1、AGRN、AP0B、EIF4E3、 SLC3 5A4、PACRG、⑶L15A1、NR4A3、E2F8、PCDH17、PLEKHH3、SCARF2、CUEDC2、KDM2B、PDCD1、 miR-16-l 以及 miR-16-2。 在该方法的一些实施方案中，步骤(a)包括测量一种或多种T2D-相关基因的表达 水平，所述T2D-相关基因选自：KDM2B、TXNDC12、EIF4E3、CUEDC2、PDCDl、PACRG、miR-16-l& 及miR-16-2。测量表达水平可包括测量一种或多种T2D-相关基因的RNA转录本的水平。可选 地或此外，测量表达水平可包括测量一种或多种T2D-相关基因的RNA转录本的翻译所产生 的蛋白或多肽的量。在这些实施方案中，步骤(c)可包括当一种或多种T2D-相关基因的表达 水平高于或低于标准对照中的水平时，测定存在T2D或者有增加的发展为T2D的风险，所述 T2D-相关基因选自：KDM2B、TXNDC12和EIF4E3。可选地，步骤(c)可包括当一种或多种T2D-相 关基因的表达水平低于标准对照中的水平时，测定存在T2D或者有增加的发展为T2D的风 险，所述T2D-相关基因选自：0^002、？00)1、？六0?、111丨1?-16-1以及111丨1?-16-2。 在该方法的其它实施方案中，步骤(a)包括测量一种或多种T2D-相关基因的DNA甲 基化水平，所述T2D-相关基因选自：PDCD1、EIF4E3、PACRG以及KDM2B。在这些实施方案中，步 骤(c)可包括当一种或多种T2D-相关基因或这些基因的区域的DNA甲基化水平高于标准对 照中的水平时，测定存在T2D或者有增加的发展为T2D的风险，所述T2D-相关基因选自： PDCD1和EIF4E3。具体地，T2D-相关基因的区域可以是启动子区域。换言之，（c)可包括当一 种或多种T2D-相关基因的启动子区的DNA甲基化水平高于标准对照中的水平时，测定存在 T2D或者有增加的发展为T2D的风险。可选地，步骤(c)可包括当一种或多种T2D-相关基因或 这些基因的区域的DNA甲基化水平低于标准对照中的水平时，测定存在T2D或者有增加的发 展为T2D的风险，所述T2D-相关基因选自：EIF4E3、PACRG以及KDM2B。在某些情况下，步骤(c) 包括当一种或多种T2D-相关基因的启动子区的DNA甲基化水平低于标准对照中的水平时， 测定存在T2D或者有增加的发展为T2D的风险。 在第二方面中，提供了用于测定对象存在T2D或者有增加的发展为T2D的增加的方 法。该方法包括这些步骤：（a)测定从对象获得的组织样品中，在基因组座位的对象的单核 苷酸基因型，其中所述基因组座位由表9、10或11提供的SNP ID号给出；和(b)如果单核苷酸 基因型与T2D相关的参考基因型匹配，则测定对象存在T2D或者有本文档来自技高网...

【技术保护点】
测定对象存在2型糖尿病(T2D)或者有增加的发展为2型糖尿病(T2D)的风险的方法，所述方法包括：(a)测量从所述对象获得的组织样品中的一种或多种T2D相关基因的表达或DNA甲基化水平，其中所述T2D‑相关基因选自：LRRC7、TXNDC12、TGFBR3、AJAPl、AGRN、APOB、EIF4E3、SLC35A4、PACRG、COL15A1、NR4A3、E2F8、PCDH17、PLEKHH3、SCARF2、CUEDC2、KDM2B、PDCD1、miR‑16‑1以及miR‑16‑2；(b)将一种或多种T2D相关基因的表达水平或DNA甲基化水平与来自标准对照中的相同基因的水平进行比较；和(c)当一种或多种T2D‑相关基因的表达水平或DNA甲基化水平高于或低于标准对照中的水平时，测定存在T2D或者有增加的发展为T2D的风险。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈重娥，马青云，李向民，刘心，高志博，王军，
申请(专利权)人：香港中文大学，华大基因香港研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81