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1、肾脏疾病 分子遗传学,张 宏,北京大学第一医院肾内科 北京大学肾脏疾病研究所,人类的染色体,人类基因组计划,1953 James Watson and Francis Crick discover the double helical structure of DNA (Nature).,2001 The HGP consortium publishes its working draft in Nature (15 February), and Celera publishes its draft in Science (16 February).,人类基因组计划 基因组医学 （Genomi
2、c Medicine) 成为医学研究的主流,单基因病,多基因病,获得性基因病,基因病,经典 孟德尔 遗传病,多基因 多因素 疾病,遗传性疾病 先天性疾病 遗传性疾病 家族性疾病,经典遗传病 - Mendelian Traits,常染色体显性遗传 常染色体隐性遗传 性染色体遗传,符合垂直传递、先天性和家族性特点 由单基因的变异或突变所致,非经典遗传病 -Complex Traits,基因以及基因与环境因素的 相互作用影响疾病的发生、 发展、治疗反应和预后,涉及一个以上的致病易感基因 发病机理十分复杂,GENETIC SYMBOLS,GENETIC SYMBOLS,家系谱图例,男女发病机率相等 父
3、、母有一方患病，子女获得疾病基因的可能 性为50，基因携带者必发病 非患病的子女不携带致病基因，其子女（孙代） 不会发病，亦即不会隔代遗传。,常染色体显性遗传,父母双方均携带遗传基因才有可能使子女发病（发病率为25，基因传递率为50） 父母本身均不患病，可能发现患者的父母是血缘性婚配,常染色体隐性遗传,遗传与性别有关 父患病，将致病基因传给女儿，儿子不会患病,XX,XY,XX XY XY XX,XY,性染色体显性遗传,肾脏遗传性疾病,遗传性肾小球疾病 遗传性肾小管疾病 遗传性囊性疾病 染色体异常性疾病,遗传性肾脏疾病分类（1）,肾小球损害为主要或唯一表现 Alport 综合征 Xq22.3，
4、2q36-37 薄基底膜肾病 2q36-37，Xq22 先天性肾病综合征 19q13 家族性肾病综合征 19q13; 11q21-22;1q25-31 家族性IgA肾病 6q22-23 ,遗传性肾脏疾病分类（1）,主要累及肾小球的遗传性疾病 Fabry 病 Xq21-22 甲髌综合征 9q34 肝纤维化伴肾小球病 糖原累积病 家族性脂蛋白肾病 ,遗传性肾脏疾病分类（2）,以肾小管/ 间质损害为主要表现 Bartter 综合征 Liddle 综合征 家族性间质性肾炎 特发性 Fanconi 综合征 .,遗传性肾脏疾病分类（3）,肾脏囊肿性疾病 成人型多囊肾病 PKD1(16p13.3) PKD2
5、(4q21-23) PKD3? 婴儿型多囊肾病 6p12, 13q12 髓质囊性病 1q21 Bourneville氏病 Lindau氏病 Wilms瘤 .,遗传性肾脏疾病分类（4）,染色体异常型肾脏病 染色体三体 染色体缺失或重叠 肾脏不发育/发育不良 异位肾 结节状胚胎肾/分叶肾 集合管囊性扩张 肾胚胎细胞瘤 双肾盂或双输尿管,成人型多囊肾 Adult Polycystic Kidney Disease (APKD）,最常见的遗传性肾脏病 发病率：1：1000 中国有约有130万患者 肾功能受损 85%90%的患者4060岁进入ESRD 占ESRD患者的510%,肾脏,心脏,颅内动脉,结肠
6、,肝脏,脾脏,胰腺,肾外表现 多器官受累,ADPKD临床诊断标准,超诊断ADPKD的标准,直接诊断： 检测特定基因的存在和/或变异 间接诊断： 利用RFLP进行家系连锁分析,基因诊断的途径,ADPKD致病基因的特性,PKD1位于16p13.3 基因全长14.5 Kb,PKD2位于 4q21 基因全长5.6 Kb,Polycystin-1是作为一种膜蛋白受体，能够结合并与多种蛋白、糖类和脂类相互作用，通过磷酸化途径导致细胞内的各种反应；而Polycystin-2是一种钙通透性通道,462 KD,110KD,PKD 的基因诊断基础,PKD 症前、产前诊断必备条件,完整的家族史（家系图） 可靠的临床
7、资料（影像学结果 ） 家系成员的外周血DNA 家系成员：至少有两代人 至少有两个以上 PKD 患者 至少有两个 30 岁的正常人,与ADPKD相鉴别的常见遗传性肾脏囊肿性疾病,收集家系,绘制家系图,检索相关数据库,收集家系成员表型,已报告的疾病 尚未报告的疾病,OMIM: http:/www.ncbi.nih.gov/omim GeneCard: http:/bioinfo.weizmann.ac.il/cards HGMD: http:/www.uwcm.ac.uk,单基因遗传病研究策略,经典遗传性肾脏疾病的研究进展,发现新的致病基因/位点 Nephrin,Podocin, IGAN1,IG
8、AN2, 已知致病基因的功能研究 Polycystin1 Polycystin2 Nephrin,Podocin,遗传异质性研究 基因的突变筛查 基因的突变与临床表型的关系 基因诊断及遗传咨询 症前、产前诊断 基因治疗 替代治疗,非经典遗传病 -Complex Traits,基因以及基因与环境因素的 相互作用影响疾病的发生、 发展、治疗反应和预后,涉及一个以上的致病易感基因 发病机理十分复杂,IgAN遗传学研究 多因素、多基因疾病研究策略,IgA肾病是一种多基因遗传病 IgA肾病致病/易感基因未明,IgAN是一种多因素多基因复杂性状疾病,Gene,Environment,Distributio
9、n,1978年 Tolkoff-Rubin等 首先报道家族性IgA肾病 1984年 英联邦 3.8%IgAN有肾病家族史 1989年 美国 18%为家族性IgAN 1999年 意大利北方 家族性IgAN占14%肾病 2001年 意大利北方 50%的IgAN呈家族聚集 2002年 本研究所 8.7%的IgAN呈家族聚集,家族性IgA肾病的研究,家族性IgA肾病的定义,IgAN 患者至少3代亲属进行尿常规检查 散发性IgAN 是指患者所有亲属尿检均正常 家族性IgAN 是指患者家族中至少有两个经肾 活检证实的IgAN 患者 可疑家族性IgAN 是指患者亲属中有镜下血尿/蛋白 尿/无其他原因的肾衰竭
10、患者,Nature Genetics 26, 354, 2000,MH 15.6%,P 3%,MH+P 4%,77.4%,A,MH+P 0.3%,P 2%,MH 2%,95.7%,B,F.P.Schena Kidney Int. 48, 1998,IgAN家族成员尿异常检出率研究,269/48 FAMILIES,8255,家系研究 (1988-2000),家系（110),散发性IgAN 54,家族性IgAN 19,可疑家族性 IgAN 37,F.P.Schena，JASN 2002,49%,51%,家族性IgA肾病发生率,吕继成 张宏 王海燕等， 中华内科杂志 2003,I:2,II:1,II
11、:3,II:4,II:5,II:6,III:1,III:2,II:2,I:1,Pedigrees,46 (71.9%)of the 66 kindred was multiple generation involvement,18 (28.1%)of the 66 kindred was single generation involvement,Pedigree I,Pedigree II,研究策略,Linkage Study,家族性 IgA肾病,散发性 IgA肾病,Association Study,以家族性患者为研究对象，利用孟德尔遗传定律,通过遗传标志，建立数学模型，进行基因定位。,以
12、散发病人为研究对象，重点是多基因遗传病，根据发病机制，筛选候选基因，通过病例对照研究，验证致病/易感基因。,Linkage Study,以家族性患者为研究对象，利用孟德尔遗传定律，通过遗传标志，建立数学模型，进行基因定位。,家族性IgA肾病的基因定位,IgA nephropathy, the most common cause of glomerulonephritis, is linked to 6q22-23.,Italy 24 USA 6 Total 30,Nature Genetics 26, 354, 2000,Chromosome 6q 22-23 IGAN1 locus (6.5
13、 - cM) D6S 1040 LS 3.7,Italian 58% USA 66% China 3/8,Replication Study in Chinese,8 families 20 cM D6S 25 markers,Alpha: 0.5 P-value:0.005,3 families linked to IGAN1 Replication Lod: 1.7 Total Lod: 7.3,Physical map of IGAN1,No obvious candidate genes in 6.5 cM interval,Genome Wide Scan,SNPs coverage
14、: average spacing 0.32 cM,Microsatellite coverage: average spacing 9 cM,4q22 LOD=4.0 (5cM),Localization of a Novel Susceptibility Loci based on familial IgAN,Canadian 2q36 Italian 4q22 Singapore 7q33 Chinese 4q22,家系连锁分析中的问题,家系的大小 家系成员表型的确定 费用 精确定位 功能研究,Association Study,以散发病人为研究对象，重点是多基因遗传病，根据发病机制，筛
15、选候选基因，通过病例对照研究，验证是否为致病/易感基因。,IgA肾病是多基因多因素复杂性状疾病,Genetic Association Study,HLA-Bw35, HLA-DQB1 T-cell receptor (TCR) andchain ACE, ATR1 TGF1，THF,eNOS Uteroglobin IL-10, PAI-1, MCP-1, P-selectin, Megsin, NPHS1, IL-1Ra,文献中IgA肾病基因多态性研究涉及的主要候选基因和结果,样本量 （1000以上， P0.00001） 表型分型 侯选基因的选择 多基因交互作用与遗传统计学处理,相关分析中
16、的主要问题,Holly k. Tabor, Nature Reviews Genetics 2002,候选基因,疾病人群,对照人群,样本量 样本的均一性,Association Study,Springer Semin Immunopathol 2003,24: 477-93 Kidney Int, 2004, 65: 1544-1547 J Am Soc Nephrol 2005, 16: 2088-2097,IgA或以IgA为主的免疫复合物在肾小球系膜区沉积 （免疫病理）,IgA 肾病,IgAN 发病机制研究进展,结合符合受体-配体反应 Jacalin亲和层析，热聚合IgA1 放射配基法 饱和性、特异性、剂量依赖性 患者与正常人血清IgA1 患者IgA1
