影像遗传学研究进展

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 、 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. 2001Hariri 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.2006 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 APOE4Reiman 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