第二节
IgA肾病的遗传学研究

随着世界各地IgA肾病家系和家族聚集性的报道，来自IgA肾病发病地域、种族显著差异的流行病学数据，以及IgA肾病的始动因素IgA1分子糖基化状态的遗传特性被逐渐认识，越来越多的证据表明遗传因素参与IgA肾病发病。国内外学者为揭示IgA肾病的具体致病基因和遗传分子机制开展了一系列的遗传学研究。截至目前，IgA肾病的遗传学研究主要基于2种研究设计，一种是基于家族性IgA肾病的连锁分析，另一种是基于散发性IgA肾病的关联分析。本节从连锁分析和关联分析两方面对IgA肾病领域的遗传学研究进行简要介绍。

一、基于IgA肾病家系的连锁分析研究

连锁分析是利于遗传连锁的原理，通过寻找与致病基因相连锁的遗传标记，进而定位致病基因的一种遗传学研究方法。遗传连锁分析的方法在全基因组范围内挑选遗传标记，并对家系成员进行遗传标记的基因分型；然后计算遗传标记在家系中与疾病状态是否共分离。因此，遗传连锁分析不依赖于前期研究假设，可用于挖掘新的致病基因。基于家系的遗传连锁分析在很多符合孟德尔遗传的单基因遗传性疾病中成功揭示了疾病的致病基因。在IgA肾病研究领域，学者们针对IgA肾病家系也开展了众多遗传连锁分析研究。

（一）基于IgA肾病家系的连锁分析研究

早年的遗传连锁分析研究，大多采用检测微卫星（又称简单重复序列，simple sequence repeat，SSR），单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）等遗传标记的方法开展。截至目前，在IgA肾病家系中共有4个大规模的检测遗传标记的连锁分析研究。

2000年Gharavi AG等报道了一项全基因组连锁分析研究，共纳入了30个IgA肾病家系（每个家系具有不少于2个肾活检明确的IgA肾病患者），研究结果显示60%的IgA肾病家系连锁至6q22～23的染色体区段。此项研究在国际上首次报道了与家族性IgA肾病关联的染色体区段，并将此区域命名为IGAN1。

此后，Bisceglia L等对22个欧洲的IgA肾病家系也开展了全基因组连锁分析研究。此研究验证了之前报道的IGAN1区域与IgA肾病家系的连锁信号，还报道了2个新的IgA肾病连锁区域，4q26～31和17q12～22，分别命名为IGAN2和IGAN3，但此两区域的连锁系数（log odds score，LOD）均较低，分别为1.83和2.56。

另一项连锁分析中，Paterson AD等对一个四代14个成员受累的IgA肾病患者大家系进行遗传分析，在此家系中，虽并未检测到与之前报道的IGAN1、IGAN2和IGAN3区段的连锁，但发现染色体区域2q36与IgA肾病家系存在连锁（LOD值3.46）。此区域中存在另一个常见的遗传性疾病薄基底膜肾病的致病基因 COL4A3 和 COL4A4 。而国内外的研究发现IgA肾病可合并薄基底膜肾病。因此，2q36区段与IgA肾病的连锁性质被很多IgA肾病领域内的学者质疑。

最近的一项连锁分析中，Karnib HH等报道了一个五代16个肾脏疾病患者的大家系，其中2例是肾活检确诊的IgA肾病患者，此家系中有5对近亲婚配，但很遗憾此家系中既未验证与之前报道染色体区段的连锁，也未发现新的连锁区段。

在IgA肾病的家系连锁分析中共报道4个染色体区段，除IGAN1区段外，其余区段均未获得独立研究的验证，这表明不同IgA肾病的遗传发病机制不尽相同，存在极大异质性。在这4个IgA肾病连锁的遗传区段内，尽管学者们经过多年努力，但至今仍未发现与IgA肾病相关的致病基因。因此，学者们倾向于认为IgA肾病是一种具有多个基因共同参与的复杂性疾病，而非单基因遗传性疾病。另外，IgA肾病是依赖于有创肾活检的免疫病理诊断性疾病，且具有隐匿起病、间断出现尿检异常的特点，这对遗传连锁分析时精准划分家族所有成员的健康/疾病表型，尤其是对年幼患者的疾病表型提出巨大挑战。因此，在对于健康/疾病表型错误分型极其敏感的遗传连锁分析研究中，大多采用仅考虑受累者的策略（affected-only strategy），这种妥协在一定程度上损失了遗传分析的统计效能。因为这些客观存在的因素，均影响了基于家系的遗传连锁分析方法在揭示IgA肾病致病基因方面的应用。至今为止，基于IgA肾病家系的连锁分析研究，仍未成功发现IgA肾病的致病基因。

（二）基于二代测序的连锁分析研究

近10年来，随着二代测序技术的蓬勃发展和普及应用，家系的遗传连锁分析研究逐渐倾向于利用测序技术对全基因组（全基因组测序，whole-genome sequencing，WGS）或者全外显子组（全外显子组测序，whole-exome sequencing，WES）进行基因分型。对于二代测序所获得的海量遗传变异数据，后继基于家系的遗传连锁分析大多引入逐步滤过筛选的策略。目前，也逐步出现运用二代测序技术对IgA肾病家系进行连锁分析的报道，Liu R等在10个IgA肾病家系中报道了 MYCT1 、 CARD8 、 ZNF543 和 DEFA4 为IgA肾病的致病基因。Milillo A等发现 SPRY2 与一个西西里岛家系的IgA肾病连锁。最近，Cox SN等的研究对意大利南部的8个IgA肾病家系进行外显子测序，在12个染色体区段发现了提示性信号，并筛选出这些区域中的24个具有潜在致病意义的罕见遗传变异。这些研究发现均有待后继独立研究的进一步验证。

二、基于散发IgA肾病患者的关联分析研究

关联分析是通过比较疾病人群和对照人群遗传序列上的差异，来挖掘与疾病状态关联的遗传因素的遗传学研究方法。遗传学关联分析基于多基因复杂性疾病的散发人群，纳入的遗传标记是在人群中有一定频率（次等位基因频率> 1%）的常见变异。目前，遗传关联分析研究可分为候选基因关联分析研究和全基因组关联分析（GWAS）研究。下面将从这2种研究策略上分别介绍IgA肾病领域的遗传关联分析研究。

（一）基于候选基因的关联分析研究

基于候选基因的关联分析研究根据疾病的发病机制建立遗传假设并挑选候选基因，通过检测候选基因的遗传变异在病例-对照人群中是否存在差异，实现对前期遗传假设的验证，并明确候选基因和疾病的关联。在IgA肾病领域开展了众多基于候选基因的关联分析研究，纳入的候选基因囊括MHCⅡ类分子、T细胞受体、肾素-血管紧张素系统、细胞因子和炎症因子、黏附分子和IgA1分子O-糖基化转移酶等，多个与IgA肾病发病相关的功能领域。

1.MHCⅡ类分子基因

随着IgA肾病中糖基化缺陷IgA1分子和抗糖抗体的系列研究陆续发表，IgA肾病是一种自身免疫性疾病的观点获得越来越多的学者认同。早年对于IgA肾病的关联分析研究大多选择MHCⅡ类分子基因作为候选基因，众多 HLA - DQ 等位基因被报道与IgA肾病的发病或进展相关，包括在英国人群中与IgA肾病发病相关的 DQw7 、在韩国人群中与IgA肾病发病相关的 DQA1*0301 ，以及在中国人群中与IgA肾病发病相关的 HLA - DRB1 * 0405 和 HLA - DRB1*0403 、与进展相关的 DQA1 * 0201 。虽然有诸多类似的相关性的报道，但没有一类HLA等位基因能在多个人群中获得稳定的相关性结果。

2.T细胞受体基因

T淋巴细胞活化参与IgA肾病发病过程，因此T细胞受体基因也被选为IgA肾病关联分析研究的候选基因。Deenitchina SS等在1项包括213例IgA肾病患者和73例正常对照的日本人群的研究中发现， TRAC 基因多态性与IgA肾病的进展相关。但Li PK等在对1项包含53例IgA肾病患者和67例正常对照的中国人群进行关联分析研究后却发现， TRAC 基因多态性仅与IgA肾病的发病相关，而与进展不相关。来自不同人群的完全不同的结果，使T细胞受体基因多态性与IgA肾病的关联仍旧没有定论。

3.肾素-血管紧张素系统相关基因

血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素受体拮抗剂具有降低IgA肾病患者尿蛋白和保护肾功能的作用。血管紧张素转换酶基因（ ACE ）内含子中的插入/缺失（I/D）多态性与血清血管紧张素酶水平存在关联，因此其与IgA肾病的关联受到学者们广泛关注。但来自不同人群的研究结果不尽相同。Schena FP等综合了7项关联分析的结果进行了荟萃分析，结果显示不论在高加索人群还是非高加索人群，血管紧张素转换酶的I/D多态性与IgA肾病发病及进展均不相关。除此之外，肾素-血管紧张素系统中的血管紧张素原基因（ AGT ）和血管紧张素Ⅱ的1型受体基因（ ATR ）也被选为候选基因进行关联分析研究。来自加拿大的一项研究称 AGT 基因中M235T位点的 235T 等位基因与IgA肾病进展关联；但另一项来自中国人群的研究却并未发现此位点与IgA肾病发病和进展的关联。对于 ATR 基因，并未发现其与IgA肾病的显著遗传关联。

4.细胞因子和炎症因子基因

IgA肾病是IgA沉积后肾脏的免疫炎症损伤性疾病，众多细胞因子和炎症因子参与IgA肾病的发生发展过程。在IgA肾病中，既往有众多研究报道关注于IL-1、白细胞介素-1受体拮抗剂（interleukin 1 receptor antagonist，IL-1RA）、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α、TGF-β和IFN-γ等细胞因子和炎症因子基因与IgA肾病的遗传关联。例如对于TNF-α基因启动子区-308A/G位点，来自中国台湾的研究结果显示，TNF-α基因的-308A/G位点不仅与IgA肾病的发病，也与疾病的进展有显著关联，但来自欧洲（芬兰、法国和德国）的研究显示此位点和IgA肾病发病的遗传易感性相关联，和IgA肾病的进展无显著相关性。在不同的IgA肾病患者人群中，各细胞因子和炎症因子与IgA肾病的遗传关联不尽相同。

5.黏附分子基因

IgA肾病患者的肾小球和肾间质中存在明显的炎性细胞浸润。选择素在介导炎症细胞黏附和浸润过程中发挥重要作用。Takashi Takei等选择E选择素和L选择素为候选基因，在包含346例IgA肾病患者和408例健康对照人群的日本人群中进行病例对照关联分析研究，研究结果显示L选择素中的712T/C位点和-642G/A位点，以及E选择素中1402T/C位点均与IgA肾病的发病易感性相关。后续研究证实，L选择素中的712T/C位点和-642G/A位点组成的单倍型具有功能意义。进一步，Watanabe Y等还发现E选择素的1402T/C位点和L选择素的712T/C位点还进一步与IgA肾病的进展相关。

6.IgA1分子O-糖基化转移酶基因

IgA肾病患者的IgA1分子具有O-糖基化异常，表现为半乳糖和唾液酸的缺失。基于此，IgA1分子O-糖基化合成过程中负责转移半乳糖和唾液酸的关键酶基因 C1GALT1 、 ST6GALNAC2 和 C1GALT1C1 被选为候选基因，开展遗传关联分析研究。在一个大样本中国IgA肾病病例-对照人群中（670例患者和494例正常对照），Zhang H课题组的系列研究不仅发现β1，3半乳糖转移酶的编码基因 C1GALT1 的单倍型（YATIG、YAGDA和YATDG）及α2，6唾液酸转移酶的编码基因 ST6GALNAC2 启动子区ADG单倍型与IgA肾病发病的易感性密切相关，还证实这2个基因间存在显著的遗传交互作用，与IgA肾病的遗传易感性和疾病的严重性均相关。此后， C1GALT1 与IgA肾病发病的遗传关联在另1项独立的欧裔人群的研究中得到验证。

候选基因的关联分析研究带来一系列遗传学线索的同时，也存在一个不容忽视的问题，即大部分的研究很难在独立样本人群或者功能性研究中获得验证。近年来，随着遗传标记检测通量的迅速提升和检测费用的下降，更倾向于采用全基因组关联分析研究探讨疾病的遗传易感因素。

（二）全基因组关联分析研究

全基因组关联分析（GWAS）是在整个基因组范围内无偏向地挑选众多遗传标记（通常大于百万），通过比较这些遗传标记在病例-对照人群的差别，筛选与疾病相关联的遗传因素。全基因组关联分析研究不依赖既往对疾病发病机制的理解，使揭示全新疾病发病机制成为可能。目前，共有5项探讨IgA肾病发病易感基因的全基因组关联分析研究，发现近11个与IgA肾病发病关联的遗传区段。另外，还有2项全基因组关联分析研究聚焦在IgA肾病的起始因素半乳糖缺陷IgA1（Gd-IgA1）分子，揭示了与Gd-IgA1水平升高密切相关的2个遗传区段。

IgA肾病领域最早的全基因组关联分析研究来自欧洲人群。John Feehally等的研究纳入533例IgA肾病患者和4 980例对照，检测了近300 000个遗传标记，但仅在6p21的MHC区段发现与IgA肾病发病相关联的遗传信号。2011年分别在北美洲和亚洲开展了2项独立的GWAS研究。北美洲Ali Gharavi等的研究除验证了6p21的MHC区段外，还发现2个遗传区段（1q32、22q12）与IgA肾病发病关联。亚洲Yu X等的研究则除验证了6p21和22q12外，又发现了2个新的区段——17p13和8p23。近期的2项GWAS研究则显著扩大了纳入的研究人群（20 000～30 000人），增加了遗传检测的效能，在验证既往发现的遗传信号基础上，发现了更多的与IgA肾病发病相关的遗传区段，包括1p13、3q27.3、8q22.3、9q34、11p11.2和16p11。截至目前，GWAS研究发现与IgA肾病发病相关联的遗传区段共有11个，其中包括与获得性免疫相关的6p21（MHC）区域；补体调控相关的1q32（ CFH 、 CFHR3 、 CFHR1 、 CFHR4 、 CFHR2 、 CFHR5 ）区域；糖基化相关的3q27.3（ ST6GAL1 ）区域；黏膜免疫相关的1p13（ VAV3 ）、 8p23 （ DEFA1 、 DEFA3 、 DEFA4 、 DEFA5 、 DEFA6 ）、17p13（ TNFSF13 ）和22q12（ HORMAD2 、 MTMR3 、 LIF 、 OSM ）区域；以及炎症反应相关的8q22.3（ ODF1 、 KLF10 、 UBR5 ）、9q34（ CARD9 ）、11p11.2（ ACCS 、 PHACS 、 EXT2 ）和16p11（ ITGAM 、 ITGAX ）区域。

全基因组关联分析发现的这些遗传线索，在后GWAS时代，学者们积极探索这些遗传区段内的致病遗传变异和遗传分子机制。在1q32区段，精细定位（fine-mapping）发现 CFHR3 - CFHR1 基因的遗传缺失（ CFHR3 - 1∆ ）是此区段内的致病遗传变异，进一步的功能研究揭示了此区域内遗传突变通过调控补体激活强度，进而参与IgA肾病发病和进展的分子机制。在8p23区段，研究者发现 DEFA 基因的单核苷酸多态性和拷贝数变异通过调控 DEFA 基因表达影响IgA肾病发病。在17p13区域，后继研究揭示 TNFSF13 编码的APRIL影响IgA1水平和IgA1分子O-糖基化状态的IgA肾病发病机制。

除IgA肾病发病易感基因外，研究者们也利用全基因组关联分析研究揭示了影响糖基化缺陷IgA1分子水平的遗传因素。Kiryluk K等的研究通过全基因组范围内筛选，最终发现IgA1分子O-糖基化过程中的半乳糖基转移酶（ C1GALT1 ）和其分子伴侣（ C1GALT1C1 ）的遗传变异与Gd-IgA1分子水平关联。随后Gale DP等的研究也验证了 C1GALT1 的遗传变异在IgA1分子O-糖基化过程中的重要作用。

针对GWAS研究揭示的补体活化和黏膜免疫在IgA肾病发病中的作用，目前，阻断补体C5的治疗［重组人源型C5单克隆抗体，依库珠单抗（eculizumab），商品名舒丽瑞（Soliris）］在个例的新月体型IgA肾病患者中取得了积极的治疗效果；针对补体凝集素途径的药物（MASP2抑制剂：OMS-721）获得美国FDA突破性疗法认证，用于治疗IgA肾病；定向作用于肠道黏膜的糖皮质激素类药物（nefecon）在IgA肾病患者的RCT研究中取得了降低尿蛋白的疗效。IgA肾病全基因组关联分析的研究，极大促进了IgA肾病发病的分子机制研究，也为新型治疗策略的制定和新药的研究奠定了理论基础。

（张　宏　朱　厉） wM4Pb5HgdoBlXpe9nlx63T1h+hIdyFQVA7d8BgUib/mUOVCIpp9ylpPG1Yl5+UNh