技术领域
本发明涉及与冠心病相关的多个基因单核苷酸多态性位点与环境因素组合及其应 用,具体涉及包括rs2123536、rs1842896、rs9349379、rs9268402、rs12524865、rs10757274、 rs1333042、rs7136259和rs11066280的单核苷酸多态性位点的遗传因素与待测个体环境 暴露因素包括吸烟、饮酒等的组合,以及基于这样的组合因素在评估人群冠心病患病风 险中的应用。
背景技术
动脉粥样硬化性心脑血管病已成为世界范围关注的主要健康问题。2004年的世界 卫生组织(WHO)报告显示,全世界每年心血管疾病以冠心病和脑卒中为主导致的死 亡人数达高达1720万,占所有死亡人数的三分之一。预计2020年这一数字将进一步增 加50%,高达2500万,心血管疾病是全球人类的“头号杀手”。在中国进行的一项大规 模前瞻性研究也显示,心脏疾病已经成为中国人群的主要死亡原因,分列男、女性死亡 原因的第2位和第1位。我国每年新发心肌梗死50万人,随着生活方式的改变以及动 脉粥样硬化相关的危险因素持续增加,冠心病与心肌梗死发病也还将呈持续上升趋势。
目前已确认的冠心病环境危险因素包括:吸烟、饮酒、肥胖和血脂异常等。大量的 研究资料表明,冠心病是一种复杂疾病,是由多个微效基因与环境因素长期相互作用所 致。因此鉴定出与冠心病相关的易感基因或致病基因并与环境危险因素相结合,在人群 中进一步筛选增加疾病风险的易感基因确定易感个体,将有助于冠心病的发病风险预 测、新药开发、诊断和个体化治疗。从基础到临床,人们对此进行了大量的研究,并在 冠心病的危险因素和冠心病发生的病理生理学方面积累了大量的知识,但是关于冠心病 与心肌梗死发生的确切遗传分子机制却知之甚少,对于怎样鉴定遗传易感基因以及鉴定 受试者的冠心病遗传易感性,一直缺乏全面系统有效的识别方法。
早期识别冠心病高危人群,采取针对性的生活方式干预,是减少冠心病发生,从而 遏制医疗费用增长、延长期望寿命的关键。目前,大家普遍认为在个体水平采用模型方 法利用个体传统危险因素水平是识别冠心病高危人群的有效方法。危险预测已为疾病预 防、政府决策和卫生干预方案效果评价,同时也可以为临床治疗提供可参考的信息。全 基因组学技术与流行病学方法的整合为人类复杂疾病或性状的生物学研究带来了全新 的视角。个体风险评估是其临床决策的一个重要组成部分,若据此采取更早或更强的干 预措施,患者有可能从中受益。目前已发现,冠心病相关的遗传易感性基因座可对冠心 病发病风险发挥独立影响,因此应重新评估这些遗传变异在疾病风险预测中的作用。以 有效提高疾病风险预测的能力,从而在传统危险因素的基础上进一步加强对疾病风险的 认识。
发明内容
针对上述问题,本发明的一个目的是提供一种多个基因单核苷酸多态性位点与环境 因素的组合;本发明的另一个目的是提供所述的多个基因单核苷酸多态性位点与环境因 素组合的应用,具体是其在制备用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置中的应用; 本发明的另一个目的是提供一种检测本发明的多个基因单核苷酸多态性位点与环境因 素的方法;本发明的另一目的是提供一种体外检测冠心病相关多个基因单核苷酸多态性 位点与环境因素的方法;本发明的另一目的是提供一种检测本发明的多个基因单核苷酸 多态性位点与环境因素的试剂组合在制备用于体外检测冠心病相关因素的制剂、试剂盒 或检测装置或模型中的应用;本发明的另一目的是提供一种体外检测来自待测个体的样 品中多个基因单核苷酸多态性位点与环境因素的试剂组合在制备预测待测个体患冠心 病的危险性的制剂、试剂盒或检测装置或模型中的应用;本发明的另一目的是提供一种 体外预测待测个体患冠心病的危险性的方法。
本发明的另一目的是提供一种用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置,根据基 因多态性以及环境因素预测个体冠心病发病风险,能够很好的识别冠心病的高危人群, 从而针对性的进行干预,达到延缓和预防冠心病发生的目的。
首先,本发明提供了一种多个基因单核苷酸多态性位点与环境因素组合,其中,所 述的多个基因单核苷酸多态性位点包括以下位点:rs2123536、rs1842896、rs9349379、 rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280;所述的环 境因素包括个体吸烟、饮酒、体重指数信息以及静脉血中血糖值和高密度脂蛋白胆固醇 值。
本发明中,所述的多个基因单核苷酸多态性位点:rs2123536、rs1842896、rs9349379、 rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280,以及所述 的环境因素:个体是否吸烟、是否饮酒、体重指数信息以及静脉血中血糖值和高密度脂 蛋白胆固醇值等信息,是在大量实验的基础上得出的。在本发明的具体实施方式中,利 用FludigmEP1TMGENETIC ANALYSIS system,Taqman MGB探针法对7012例冠心 病患者和8579例对照样本进行基因分型实验,对数据进行大量实验研究分析,首次得 出上述9个SNP位点(rs2123536、rs1842896、rs9349379、rs9268402、rs12524865、 rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280)与冠心病易感性显著相关,并提出 环境因素:个体是否吸烟、是否饮酒、体重指数信息以及静脉血中血糖值和高密度脂蛋 白胆固醇值等信息与冠心病易感性的相关性。
在本发明的大量实验结果基础上,本发明的进一步研究发现,这些SNPs的危险等 位基因分别是:rs2123536多态性位点为T、rs1842896多态性位点为T、rs9349379多 态性位点为G、rs9268402多态性位点为G、rs12524865多态性位点为C、rs10757274 多态性位点为G、rs1333042多态性位点为G、rs7136259多态性位点为T、rs11066280 多态性位点为A。携带这些危险等位基因的个体发生冠心病的相对风险是没有携带者的 1.13到1.36倍。另一方面,在所述环境因素中,个体吸烟、饮酒、体重指数信息以及静 脉血中血糖值和高密度脂蛋白胆固醇值等均与冠心病易感性相关。
从而,一方面,本发明提供一种检测本发明的多个单核苷酸多态性位点与环境因素 的方法。其中,检测所述环境因素包括个体吸烟、饮酒、体重指数信息以及静脉血中血 糖值和高密度脂蛋白胆固醇值的方法均是所属领域的常规方法,本发明不再赘述。检测 本发明的多个单核苷酸多态性位点也可用本领域已知的多种技术在DNA水平、RNA水 平检测本发明所述的多个单核苷酸多态性位点。例如:
可以采用直接测序的方法,通过DNA直接测序可以直接揭示对照基因和携带突变 基因之间的序列差异,具体可以是传统的使用商业测序试剂盒或自动测序仪对DNA直 接进行测序,或是近年来发展的焦磷酸测序(Pyrosequencing)、微测序(SNaPshot) 等。焦磷酸测序技术适于对已知的短序列的测序分析,其原理是引物与模板DNA退火后, 在DNA聚合酶(DNA polymerase)、ATP硫酸化酶(ATP sulfurytase)、荧光素酶(luciferase) 和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase)4种酶的协同作用下,将引物上每一个dNTP的聚合与 一次荧光信号的释放偶联起来,通过检测荧光的释放和强度,达到实时测定DNA序列的 目的。SnaPshot技术平台是Applied Biosystems,ABI公司推出了专为检测SNP设计的 分析软件和试剂盒,可对多个SNP位点同时进行基因分型,也被称为minisequencing, 该方法针对不同突变位点设计不同长度的引物SNaPshot反应后,产物通过电泳分离、 五色荧光检测、Gene mapper分析,可在一次电泳胶内检测多个SNP位点。
也可以采用基于杂交的方法,具体包括Taqman探针法,DNA芯片法等。TaqMan SNP基因分型原理:利用核酸外切酶对5’特异等位基因染色标记的切除产生持续的检 验信号,反应体系包括:以基因组DNA或PCR产物为模板;一对PCR引物,以及分 别用FAM和VIC标记的2条MGB探针检测SNP的两种类型;在PCR反应终点读取 分型数据。DNA芯片技术:待测基因经提取后,被切成长短不一的片段,经荧光化学 物质标记后,注射到嵌有芯片的载片上,由于DNA和探针杂交的程度与荧光强度相关, 因此通过激光扫描,即可根据荧光强弱测出被检测序列的变异。
还可以采用基于引物延伸的方法,如基质辅助激光解析离子飞行时间质谱 (MALDI-Tof-MS)。基质辅助激光解析离子飞行时间质谱检测原理:紧挨SNP位点设 计一段探针,在反应体系中以ddNTP替代dNTP,使探针仅在SNP位点处延伸一个碱 基即终止,根据SNP位点的不同,探针将结合不同的ddNTP,从而具有不同的分子量, 质谱仪即可检测出这种分子量差异,从而实现SNP分型的目的。
还可以采用基于构象的方法,具体例如限制性片段长度多态性(RFLP)分析、单 链构象多态性(single-strand conformational polymorphism,SSCP)分析、变性梯度凝 胶电泳(denauring gradient gel electrophoresis,DGGE)分析、变性高效液相色谱技术 (denaturing high performance liquid chromatography,dHPLC)等分析技术。其中,RFLP 的原理:有些SNP多态位点正好处于限制性内切酶的识别位点处,其中一种多态对应 的PCR扩增片断能够被相应的内切酶切动,而另一种却不能,因此通过对酶切后的PCR 产物电泳后的片断长度分析可知检测样本在该位点处的基因型;如果检测SNP位点不 存在合适的酶切位点,往往可以通过在PCR引物3’端改变个别碱基引入限制性内切酶 酶切位点,通过这种引物修饰法可以实现绝大多数SNP位点的分型都能用RFLP分析来 实现。SSCP:在非变性的条件下,单链DNA具有一定的折叠结构,这种折叠结构是由 它的核苷酸序列决定的,SSCP的灵敏性依赖于SNP对折叠的影响和折叠如何影响目的 序列的电泳迁移率,其策略是,将PCR扩增的待测片段与去离子甲酰胺混合,接着95℃ 变性解链,再骤冷到冰中,然后通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离;稳定的理想条件 下,凝胶电泳分离的结果是在某一位置范围内杂合子包含分隔很近的两条带,正常的 DNA片段居于其中一条带,纯合突变SNP的DNA片段居于另一条带。DGGE:利用 双链DNA分子在一定梯度变性剂浓度的凝胶中电泳时,会在一定变性剂浓度下发生部 分解链,导致电泳迁移率下降;分别具有一种SNP等位基因型的两种DNA分子间即 使只有一个碱基对的差异,也会在不同时间发生部分解链,从而被分离成两条带。 DHPLC:该技术是一项在SSCP和DGGE基础上发展起来的检测SNP的突变技术,此 技术将未知的DNA片段与野生型DNA混和,经加热变性后再使其降温重退火,若为 有突变的DNA,此时所形成的双螺旋有两种,即为同源双螺旋和异源双螺旋,基于同 源双螺旋和异源双螺旋解链温度的不同,通过控制DHPLC的温度,使其维持在接近 DNA分子Tm值下运行,然后进行洗脱,越小的DNA分子与柱的亲和力越小,就越容 易洗脱下来;DNA经过PCR扩后,由于错配碱基的存在而形成异源双链,因为单链DNA 所带的电荷比双链少,先被洗脱下来,而与正常的配对双链分开,最后根据色谱峰的峰 型或数目来确定SNP的有或无。
还可以采用高分辨率溶解曲线分析技术(HRM)。该分析技术是依据在一定的温度范 围内将PCR扩增的产物进行变性,期间实时检测体系内荧光信号。荧光值随着温度变化, 可绘制溶解曲线。每一段DNA都有其独特的序列,因而也就有了独特的熔解曲线形状,如 同DNA指纹图谱一样,具有很高的特异性、稳定性和重复性。根据曲线准确区分野生型纯 合子、杂合子和突变性纯合子。
在具体实施时,本领域的技术人员可以根据实际情况选择上述的任一种技术体外检 测本发明所述多个基因标签单核苷酸多态性位点。也可以采用多种技术的组合来体外检 测所述多个基因标签单核苷酸多态性位点。例如,当限制性片断长度多态性分析方法与 PCR结合后,检测灵敏性和特异性更高。当直接测序法与PCR结合使用时,检测灵敏 性大大提高。在本发明的一个具体实施方式中,应用的是Taqman MGB方法,使用的是 FludigmEP1TMGENETIC ANALYSIS system平台,由于该平台是属于较高通量的基因分型 平台,在样本数为96个样本检测96个位点(使用96.96动态芯片)或48个样本检测48个 位点(使用48.48动态芯片)时,具有经济高效的优点。而在具体到本发明的方案应用于少 量待测样品的分析检测时,采用FludigmEP1TMGENETIC ANALYSIS system平台就不具备 经济性和效率上的优势,此时可采用实时荧光定量PCR系统,如Applied Biosystems的7900 HT(Fast)real time PCR系统、7500real time PCR系统等,应用Taqman-MGB探针法对单个 位点进行基因分型;也可以应用PCR-RFLP、HRM等其他基因分型方法。
此外,本发明还可进一步包括对所述多个单核苷酸多态性位点的检测结果进行统 计分析。例如,在本发明的一个实施方式中,对由本发明的标签单核苷酸多态性位点的 结果进行统计分析,并建立了用于评估待测个体患冠心病风险的模型,进而提供了一种 用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置。
根据本发明所提供的用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置,包括检测单元 以及数据分析单元,其中:
所述检测单元是用于检测待测个体遗传信息和环境因素情况,获得检测结果;其 中检测遗传信息情况包括检测待测个体携带所述9个单核苷酸多态性位点的危险等位基 因情况,所述9个单核苷酸多态性位点的危险等位基因分别是:rs2123536多态性位点 为T、rs1842896多态性位点为T、rs9349379多态性位点为G、rs9268402多态性位点 为G、rs12524865多态性位点为C、rs10757274多态性位点为G、rs1333042多态性位点 为G、rs7136259多态性位点为T、rs11066280多态性位点为A;检测环境因素情况包括 检测待测个体是否吸烟、是否饮酒、体重指数信息以及静脉血中血糖值和高密度脂蛋白 胆固醇值;
所述数据分析单元是用于对检测单元的检测结果进行分析处理,其中包括:
按照以下公式计算待测个体冠心病遗传危险因素评分:
遗传危险因素评分=∑log(ORi)×Ni,其中ORi指第i个单核苷酸多态性位点的 相对危险度,Ni指待测个体所携带第i个单核苷酸多态性位点的危险等位基因数目;
按照评分值判断待测个体分组,第1组G1:0.115~1.200、第2组G2:1.201~1.473、 第3组G3:1.474~1.737、第4组G4:1.738~2.021、第5组G5:2.022~2.972;
按照以下公式计算患冠心病相对患病风险评分:
患冠心病相对患病风险评分=exp(-0.220+0.232×G2 +0.403×G3+0.534×G4+0.852×G5+0.178×饮酒+1.110×吸烟+0.010×血糖值+0.074×体重 指数+(-0.080)×高密度脂蛋白胆固醇值)/0.222;吸烟、饮酒为“是”或者“否”,“是” 为1,“否”为0;体重指数为BMI=体重/身高2,单位为Kg/m2;血糖、高密度脂蛋白 胆固醇测定方法为空腹12小时,单位为mg/dl。
本发明所述的用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置,可以是虚拟装置,只要 能实现所述检测单元以及数据分析单元的功能即可。所述的检测单元可以是包括各种检 测试剂、试剂盒或检测仪器;所述的数据分析单元可以是任何可以实现对检测单元的检 测结果进行分析处理而得出待测个体冠心病遗传危险因素评分的运算仪器、模块或是虚 拟设备,例如可以是预先按照上述遗传危险因素评分公式而制定的数据图表,将检测单 元的检测结果对照该数据图表即能得出遗传危险因素评分数值。
根据本发明的具体实施方案,本发明中,所述患冠心病相对患病风险评分的高低反 映待测个体患冠心病危险性的高低。
在本发明的具体实施方式中,为了实际应用中方便评估待测个体患冠心病风险,检 测了8579个健康人和7012个冠心病患者携带所述9个SNP基因单核苷酸多态性位点 的危险等位基因情况,按照以下公式计算每个研究对象进行冠心病遗传危险因素评分: 遗传危险因素评分=∑log(ORi)×Ni,其中ORi指第i个SNP的相对危险度,Ni指研 究对象(待测个体)所携带第i个SNP的危险等位基因数目;并根据所有研究对象冠心 病遗传危险因素评分将研究对象等分为5组,建立了冠心病患病风险对照模型。在本发 明的具体实时方式中,所述的5组分别为第1组0.115~1.200、第2组1.201~1.473、 第3组1.474~1.737、第4组1.738~2.021和第5组2.022~2.972;冠心病遗传危险因 素评分最低组到最高组,冠心病患病风险逐渐升高。在此基础上,进一步结合环境因素, 建立了预测模型,可以计算患冠心病相对患病风险评分:患冠心病相对患病风险评分= exp(-0.220+0.232×G2+0.403×G3+0.534×G4+0.852×G5+0.178×饮酒+1.110×吸烟+0.010× 血糖值+0.074×体重指数+(-0.080)×高密度脂蛋白胆固醇值)/0.222。
本发明中,所述多个基因单核苷酸多态性位点组合状态能提供待测个体患冠心病 风险率信息,所述rs2123536携带T等位基因、rs1842896携带T等位基因、rs9349379 携带G等位基因、rs9268402携带G等位基因、rs12524865携带C等位基因、rs10757274 携带G等位基因、rs1333042携带G等位基因、rs7136259携带T等位基因和rs11066280 携带A等位基因的个体患冠心病的风险升高1.13到1.36倍。所述环境因素对于个体患 冠心病的风险也有一定相关性。
从而,另一方面,本发明还提供了所述的多个基因单核苷酸多态性位点与环境因素 组合在制备用于评估待测个体患冠心病风险的检测装置和模型中的应用。
另一方面,本发明还提供了检测单核苷酸多态性位点rs2123536、rs1842896、 rs9349379、rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280 的试剂以及检测所述环境因素的试剂组合在制备用于体外检测冠心病相关因素(包括冠 心病相关基因、环境因素)的制剂、试剂盒或用于评估待测个体患冠心病风险的检测装 置或模型中的应用。其中所述检测单核苷酸多态性位点rs2123536、rs1842896、rs9349379、 rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280的试剂可以 前述方法中用到的试剂,例如为:用于直接测序法的试剂;或用于聚合酶链式反应与限 制性片断长度多态性分析相结合的试剂;或用于聚合酶链式反应与直接测序法相结合的 试剂;或用于聚合酶链式反应与直接测序法相结合的试剂;或用于以下任一种SNP分 型方法的试剂:基于杂交的方法、基于引物延伸的方法、基于构象的方法或高分辨率溶解 曲线分析技术。检测所述环境因素的试剂可以为所属领域中的常规试剂。
另一方面,本发明还提供了体外检测来自待测个体的样品中单核苷酸多态性位点: rs2123536、rs1842896、rs9349379、rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、 rs7136259和rs11066280的试剂以及检测所述环境因素的试剂组合在制备预测待测个体 患冠心病的危险性的制剂、试剂盒或检测装置中的应用,其中,所述rs2123536携带T 等位基因、rs1842896携带T等位基因、rs9349379携带G等位基因、rs9268402携带G 等位基因、rs12524865携带C等位基因、rs10757274携带G等位基因、rs1333042携带 G等位基因、rs7136259携带T等位基因和rs11066280携带A等位基因的个体患冠心病 的危险性显著升高。
含有本发明的基因的待测样品可以从受试者的细胞获得,如来自血液、尿、唾液、 胃液、头发或活组织检查。优选来自血液。可以先从受试者的细胞获得含有本发明的基 因的待测样品,然后按照常规方法提取基因的DNA。所述待测个体优选为中国汉族人。
在本发明大样本的统计分析的基础上,可以单独使用本发明的方法,体外检测来自 待测个体的样品中单核苷酸多态性位点rs2123536、rs1842896、rs9349379、rs9268402、 rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280的携带等位基因情况以 及所述的环境因素情况,以体外预测待测个体患冠心病的危险性,达到体外预测待测个 体患冠心病危险性的目的。
根据本发明的具体实施方案,在利用本发明的技术评估待测个体患冠心病风险时, 可按照以下操作进行:
(1)收集研究对象(待测个体)环境暴露因素包括吸烟、饮酒、体重指数信息,其中 体重指数等于体重(Kg)除以身高(m)的平方。抽取静脉血,测定血糖和高密度脂蛋 白胆固醇。
(2)获取个体遗传危险因素评分。对9个冠心病患病风险的多态性位点(SNP)(2p24.1 区域rs2123536、4q32.1区域rs1842896、6p24.1区域rs9349379、6p21.32区域rs9268402、 6q23.2区域rs12524865、9p21.3区域rs10757274、9p21.3区域rs1333042、12q21.33区 域rs7136259和12q24.13区域rs11066280进行基因分型。综合个体携带9个SNP位点 的危险等位基因情况,进行冠心病遗传危险因素评分,评分方法是研究对象携带风险等 位基因的数目与风险等位基因效应值(log(OR))相乘获得每个SNP位点遗传效应,然 后对9个SNP的遗传效应求和得到该研究对象的冠心病遗传危险因素评分。按照评分 值判断研究对象分组,第1组0.115~1.200(G1)、第2组1.201~1.473(G2)、第3组1.474~ 1.737(G3)、第4组1.738~2.021(G4)和第5组2.022~2.972(G5)。
(3)将上述遗传信息和环境因素暴露信息放入已建立好的预测模型:患冠心病相对患 病风险=exp(-0.220+0.232×G2+0.403×G3+0.534×G4+0.852×G5+0.178×饮酒+1.110×吸 烟+0.010×血糖值+0.074×体重指数+(-0.080)×高密度脂蛋白胆固醇值)/0.222。
(4)计算患病风险:根据模型计算获得该研究对象患冠心病的相对风险,判断该研 究对象是否为冠心病的高危人群。
(5)完成个体化健康指导报告,报告研究对象患冠心病风险的高低。个体化健康指导 报告是在基因型结果的基础上,结合冠心病生活方式危险因素评估研究对象患冠心病的 风险,并制定出针对研究对象的个体化健康行动方案。
综上所述,本发明发现了与冠心病相关的9个重要变异位点:rs2123536、rs1842896、 rs9349379、rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280, 这几个位点的特定组合,大大增加了个体罹患冠心病的风险,在此基础上进一步结合环 境因素,用于评估待测个体患冠心病风险,能够很好的识别冠心病的高危人群。据此, 医生可以计算冠心病遗传危险因素评分,完成研究对象基因型检测报告和个体化健康指 导报告,并报告研究对象患冠心病风险的高低,制定出针对研究对象的个体化健康行动 方案。进一步可有针对性的进行干预,指导该个体改变不良生活习惯,降低环境因素对 疾病的诱发,从而达到延缓和预防冠心病发生的目的。可见,本发明的技术在冠心病的 预测和预防中有重要的应用前景。
附图说明
图1为冠心病危险等位基因遗传贡献速查图表。
图2为冠心病遗传危险因素评分分组速查图表。
图3为遗传危险因素评分分组和环境因素暴露信息预测冠心病风险的ROC曲线。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明,现参照下列实施例及附图进一步描述本发明。实施例仅 用于解释而不以任何方式限制本发明。实施例中未注明具体条件的实验方法为所属领域 熟知的常规方法和常规条件,或按照制造商所建议的条件。
实施例一
首先在中国汉族人群中选取7012例冠心病患者和8579例正常人为研究对象,采集 空腹血并收集年龄、性别、血压水平、血脂水平、身高、体重、吸烟、饮酒和疾病史等 相关信息,具体如下:
病例对照样本入选标准:冠心病病例包括心肌梗死患者和心绞痛患者。心肌梗死病 例的入选诊断标准为急性心肌梗死诊断标准(根据WHO 1979年的诊断标准):即典型 胸痛症状持续30分钟以上;心电图连续2个导联ST段抬高(肢体导联0.1mv,胸导联 0.2mv)并有系列动态变化;心肌坏死的血清标记物浓度升高,如肌钙蛋白(TNT/TNI) 升高,心肌同工酶(CK-MB)升高大于正常值高限的2倍。心绞痛病例的入选诊断标准 为经冠脉造影发现冠状动脉至少一个主要分支狭窄超过70%。经各项检查除外心脏瓣膜 疾病、先天性心脏病、心力衰竭、严重的肾脏及肝脏疾病、继发性高血压、心肌病、家 族性高胆固醇血症及可疑冠心病患者。符合上述诊断的病例可以入选本研究。对照组入 选标准:既往无冠心病或其他动脉粥样硬化病史,无胸痛、胸闷等心脏病症状,心电图 无明显缺血性改变。病例组和对照组均为中国汉族人,且无血缘关系。
研究人群包括7012例冠心病患者和8579例正常人,其基本特征如下表:
病例 对照 样本量 7012 8579 男性/女性 5887/1125 5865/2714 年龄 51.65±8.03 55.31±8.80 BMI(kg/m2) 26.27±3.64 24.65±3.64 收缩压(mmHg) 124.09±17.80 140.23±22.86 舒张压(mmHg) 77.33±11.42 86.23±12.89 血糖(mg/dL) 107.02±33.73 94.56±30.07 TC(mg/dL) 173.35±41.65 182.53±34.58 TG(mg/dL) 161.13±101.04 145.99±106.07 HDLC(mg/dL) 39.48±10.05 50.74±12.43 LDLC(mg/dL) 95.10±32.62 103.68±29.21 高血压(%) 57.06 56.52 糖尿病(%) 24.57 3.76 吸烟(%) 67.61 37.87 饮酒(%) 44.41 32.51
本实施例的分析冠心病患病风险的预测方法,结合研究对象遗传信息和环境因素暴 露来综合评估研究对象患冠心病风险的高低,该预测方法包括以下步骤:
(1)建立冠心病信息数据库,包括基因型信息和环境因素暴露信息。
(2)基因型信息通过对9个冠心病患病风险的多态性位点(SNP)(2p24.1区域 rs2123536、4q32.1区域rs1842896、6p24.1区域rs9349379、6p21.32区域rs9268402、6q23.2 区域rs12524865、9p21.3区域rs10757274、9p21.3区域rs1333042、12q21.33区域rs7136259 和12q24.13区域rs11066280进行基因分型获得。9个单核苷酸多态位点及其两翼序列如 下:
rs2123536AAAGAGGGACGGGGAATCAGAAAGTG[T/C]GCGTCGTATTTCAGACATCAAACGT (SEQ ID No.1)
rs1842896AGTATTATTTAAAATAGCACCAAAAT[G/T]CATTCCCTTAAAAGCACTAGTTATC (SEQ ID No.2)
rs9349379GTCTATGCCCTTGAGATCATATAAAA[G/A]TAGCTTAAAATCATTGGCCATAGTT (SEQ ID No.3)
rs9268402aaatcttgagagggatatgaacatcc[A/G]gattgaagacgatcaaagcatccca(SEQ ID No.4) rs 12524865GAAGGTGAATGGGAAAAATAACTTAA[A/C]GTCAGTCCCAAAGGCTAAAGTGGTA (SEQ ID No.5)
rs10757274GTGGGTCAAATCTAAGCTGAGTGTTG[A/G]GACATAATTGAAATTCACTAGATAG (SEQ ID No.6)
rs1333042GGCAAGGGGACATACCAAACACTAAC[A/G]GGCACATTGGGGTTTTCTGGCTATT (SEQ ID No.7)
rs7136259aggtttgtgtagtacactgtgtgaat[C/T]tgcacaataacgaaattgcaacgca(SEQ ID No.8)
rs11066280GAGAGGTTCTTTCCTTTGAAAACCAT[A/T]CTTCTGTGGAAATAGCTGACAAATT (SEQ IDNo.9)
分析结果显示,上述9个基因型多态性位点(rs2123536、rs1842896、rs9349379、 rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、rs7136259和rs11066280)与冠心病患病 风险显著关联。其中,rs2123536携带T等位基因、rs1842896携带T等位基因、rs9349379 携带G等位基因、rs9268402携带G等位基因、rs12524865携带C等位基因、rs10757274 携带G等位基因、rs1333042携带G等位基因、rs7136259携带T等位基因和rs11066280 携带A等位基因的个体患冠心病的风险明显升高,冠心病患病风险升高1.13到1.36倍(见 表1)。
表1.9个单核苷酸多态位点与冠心病患病之间的关联关系
OR(95%CI)表示与携带参照等位基因的个体相比,携带风险等位基因的个体发生冠心病的相对风险。
综合每个个体携带9个SNP位点的危险等位基因情况,对每个研究对象进行冠心病 遗传危险因素评分,评分方法是研究对象携带风险等位基因的数目与风险等位基因效应 值(log(OR))相乘获得每个SNP位点遗传效应,然后对9个SNP的遗传效应求和得到 该研究对象的冠心病遗传危险因素评分(遗传危险因素评分=∑log(ORi)×Ni,其中 ORi指第i个单核苷酸多态性位点的相对危险度,Ni指待测个体所携带第i个单核苷酸 多态性位点的危险等位基因数目)。根据所有研究对象冠心病遗传危险因素评分将研究 对象等分为5组。分别为第1组0.115~1.200(G1)、第2组1.201~1.473(G2)、第 3组1.474~1.737(G3)、第4组1.738~2.021(G4)和第5组2.022~2.972(G5)。
本实施例中,还根据所检测的8579个健康人和7012个冠心病患者9个多态性位点 (rs2123536、rs1842896、rs9349379、rs9268402、rs12524865、rs10757274、rs1333042、 rs7136259和rs11066280)情况,制定了冠心病危险等位基因遗传贡献速查图表(图1)以 及冠心病遗传危险因素评分分组速查图表(图2),以利于实际检测个体遗传信息时根据检 测结果对照该数据图表即能较为迅速地得出遗传危险因素评分数值及分组。
(3)将基因型信息(遗传危险因素评分分组)和环境因素暴露信息指标进行单因素 分析,相应的统计学处理方法如下:连续型变量采用独立样本T检验;二分类变量采用 卡方检验或Fisher精确概率法;检验水准为0.05,结果筛选出差别有统计学意义的变量 指标。
(4)将筛选出的变量作logistic同归分析,进行模型检验,获得各个因素相应的β值, 建立同归方程,ln(p/(1-p))=-0.220+0.232×G2+0.403×G3+0.534×G4+0.852×G5+0.178×饮 酒+1.110×吸烟+0.010×血糖值+0.074×体重指数+(-0.080)×高密度脂蛋白胆固醇值), 计算各因素的相对危险度:OR=Exp(β),见表2。按照同归方程计算无遗传和环境危险 因素个体的ln(p/(1-p))(遗传危险因素评分在第一组、不吸烟和不饮酒、BMI、空腹血 糖和高密度脂蛋白胆固醇正常平均水平的个体)为0.222,因此某个个体相对于无遗传 和环境危险因素个体的风险预测模型:患冠心病相对患病风险=exp(-0.220+0.232×G2 +0.403×G3+0.534×G4+0.852×G5+0.178×饮酒+1.110×吸烟+0.010×血糖值+0.074×体重 指数+(-0.080)×高密度脂蛋白胆固醇值)/0.222,计算出来的相对患病风险值为相对于 遗传危险因素评分在第一组、不吸烟和不饮酒、BMI、空腹血糖和高密度脂蛋白胆固醇 正常平均水平的个体发生冠心病风险的倍数。该值越大表明患病风险越高。
表3-表6是按照吸烟和饮酒分组后计算获得在吸烟人群、非吸烟人群、饮酒人群和 非饮酒人群中相应的遗传和环境因素的相对危险度(OR值)。
表2.冠心病患病风险的因素的相对危险度
表3.吸烟人群冠心病患病风险的因素的相对危险度
表4.非吸烟人群冠心病患病风险的因素的相对危险度
表5.饮酒人群冠心病患病风险的因素的相对危险度
表6.非饮酒人群冠心病患病风险的因素的相对危险度
(5)将遗传危险因素评分分组和环境因素暴露信息放入风险预测模型计算出每名研 究对象的患冠心病相对患病风险,以患冠心病相对患病风险为检验变量,以研究对象是 否患病为状态变量,作受试者工作特征曲线(ROC)分析,根据曲线下面积评价该预测 方法的价值。ROC曲线分析的具体过程如下:根据一系列的患病风险截断点将研究对 象分为两组(预测患病组和预测正常组),然后结合研究对象实际患病与否,计算出灵 敏度和特异度,以灵敏度为纵坐标代表真阳性率,以(1-特异度)为纵坐标代表假阳性 率绘制ROC曲线如图3所示。ROC下面积为0.80。表明该模型预测性能良好,可以很 好的识别冠心病高危人群。
通过本发明的上述实验研究表明,本发明提供了一种根据基因多态性预测结合个体 水平冠心病发病风险的模型,能够很好的识别冠心病的高危人群,从而针对性的进行干 预,达到延缓和预防冠心病发生的目的。利用研究对象基因型结果计算冠心病危险评分, 完成研究对象基因型检测报告和个体化健康指导报告,并报告研究对象患冠心病风险的 高低。个体化健康指导报告是在基因型结果的基础上,结合冠心病生活方式危险因素评 估研究对象患冠心病的风险,并制定出针对研究对象的个体化健康行动方案。
实施例二
例如张三来咨询其患冠心病风险高低。将按照如下步骤进行分析:
(1)进行问卷和人体测量
收集张三的年龄、性别、吸烟和饮酒情况;测量升高和体重,计算体重指数。得 到以下信息:张三,男性,55岁,不吸烟,饮酒,身高172cm,体重75KG。计算的得 到体重指数为25.35。
(2)抽取空腹静脉血(抗凝、非抗凝),测定血清中血糖、高密度脂蛋白胆固醇
张三血糖水平为90mg/dl,高密度脂蛋白胆固醇为45mg/dl。
(3)分离抗凝血中DNA,检测9个位点的基因型并计算遗传危险因素评分
张三9个位点的基因型分别为:rs2123536为CT,rs1842896为GG,rs9349379为 AA,rs9268402为AG,rs12524865为AA,rs10757274为GG,rs1333042为AG,rs7136259 为CC,rs11066280为AT,其风险等位基因的数目分别为:1、0、0、1、0、2、1、0 和1。对照图1所示的冠心病危险等位基因遗传贡献速查图表,计算遗传危险因素评分=1 ×0.122+0×0.140+0×0.174+1×0.148+0×0.122+2×0.307+1×0.293+0×0.131+1× 0.231=1.41,对照图2所示的冠心病遗传危险因素评分分组速查表,属于G2分组。
(4)遗传危险因素评分和环境危险因素,计算换冠心病的相对风险
张三冠心病的相对风险=exp(-0.220+0.232×1+0.403×0+0.534×0+0.852×0+ 0.178×1+1.110×0+0.010×90+0.074×25.35+(-0.080)×45)/0.222=2.39,表明张三相对于 无遗传和环境危险因素的个体(遗传危险因素评分在第一组、不吸烟和不饮酒、BMI、 空腹血糖和高密度脂蛋白胆固醇为正常平均水平),发生冠心病风险的2.39倍,属于高 危人群。
(5)完成研究对象基因型检测报告和个体化健康指导报告
张三自身具有较高的遗传易感性,加上有吸烟的不良生活习惯,因此患冠心病的风 险较高。应当戒酒,同时控制饮食和体重,降低冠心病患病风险。