影像遗传学探究进展

1、,影像遗传学研究进展,罗 松,2012级影像医学与核医学研究生,定义 发展史 应用及研究现状 存在不足 展望,基因组学技术的来临是生物医学发展的新的时期，正在影响着医学的每一个领域 影像学的发展从宏观到微观水平，从组织进入到基因水平,很长一段时间，这两个领域之间并没有什么交叉，即影像学研究中没有考虑到被试的遗传学背景，而一些重要的遗传学研究也仅仅局限在行为层面。而将两个领域相结合，就产生了一门新的学科-影像遗传学（Imaging Genetics）,定义,遗传影像学是指用影像学的方法来研究遗传对不同个体所产生影响；是影像学和遗传学的联合而形成的一个悄然兴起的分支学科。它包括结构和功能两方面,遗

2、传影像学,Mattay et al .2008,几个遗传学基本概念,候选基因（candidate gene ） 单核苷酸多态性（SNP） 上位效应 表型,候选基因,对主基因进行检测中作为候选者的并具有已知生物学功能的基因。定位于染色体部位，参与生物体的表型表达 可能是结构基因,调节基因或是在生化代谢途径中影响性状表达的基因,研究较多的候选基因,5-HTTLPR：5羟色胺转运蛋白基因（抑郁症） APOE4：载脂蛋白E BDNF：脑源性神经营养因子 COMT：儿茶酚邻位甲基转移酶，儿茶酚胺代谢主要是多巴胺,上位效应,影响同一性状的两对非等位基因，其中一对基因(显性或隐性的)抑制(或掩盖)另一对显性

3、基因的作用时所表现的遗传效应 可能是叠加的 也可能是交互的,单核苷酸多态性,主要是指在基因组水平上由单个核苷酸变异所引起的DNA序列多态性 人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。平均每5001000个碱基对中就有1个，估计其总数可达300万个甚至更多,表型,又称性状，是基因型和环境共同作用的结果 指个体形态、功能等各方面的表现，如身高、肤色、血型、酶活力、药物耐受力乃至性格等等 外表行为表现和具有的行为模式,常用影像学方法,fMRI（应用最多，包括静息态、任务态、VBM、DTI、MRS） PET/CT SPECT 脑磁图（MEG）,三个法则,一、选择合理的候选基因 二、

4、仔细控制非遗传因素 三、选择与感兴趣基因有联系的任务范例,发展史,SPECT and SLC6A3(Heinz et al. 2000) 第一次应用现代影像学测量结果作为表型研究变异 fMRI and APOE,Bookheimer et al. 2000,fMRI and COMT fMRI and 5-HTTLPR 第一次基于fMRI神经影像遗传学研究，检测正常受试者遗传变异是否导致脑活性的差异,Egan et al. 2001,Hariri et al. 2002,fMRI与COMT 第一次应用影像遗传学验证某一基因单体型的生物学效应,Meyer-Lindenberg et al.200

5、6,fMRI与GWA（全基因组关联分析，Genome-wide association ） 第一次将全基因组关联分析和神经影像学结合来发现目标基因,Potkin et al. 2008,VBM和BDNF+5-HTTLPR 第一次应用神经影像学来确定基因的上位效应,Pezawas et al.2008,fMRI和ZNF804A 应用影像遗传学和GWA来确定候选基因导致的功能连接上的改变,Esslinger et al.2009,NRG1+ERBB4+AKT1 第一次应用神经影像遗传学研究3个基因的相互作用,Nicodemus et al.2010,临床应用,神经精神疾病：精神分裂症、抑郁症、阿尔

6、茨海默病 肿瘤:肝癌、胰腺癌、胶质瘤、乳腺癌,精神分裂症,全脑和灰质体积下降、脑室体积扩大（Wright et al.） 海马、丘脑、左勾回/杏仁核区、双侧脑岛和前扣带回体积下降（Ellison-Wright et al.） 候选基因：DISC1，参与海马的发育过程 NRG1，对神经发育有一定的作用 BDNF，影响神经发育和神经元活动 COMT，影响多巴胺代谢 RGS4，影响神经递质通路,抑郁症,额叶、海马、杏仁核、扣带回皮质体积的减小（ Almeida et al.） 候选基因：5-HTTLPR，与5-羟色胺转运相关 BDNF，影响神经发育和神经元活动 COMT，影响多巴胺代谢,阿尔茨海默病,勾回、海马、颞下回等反应降低 APOE4,Reiman et al. 2004,肿瘤,肝细胞癌 胶质瘤（microRNA表达） 胰腺癌（BRCA） 非小细胞肺癌（个体化治疗，存活时间预测） 乳腺癌（预测化疗效果及10年复发风险）,存在不足