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研究人员针对口吃这一高度遗传但遗传结构尚不明确的言语障碍,开展了迄今为止最大规模的全基因组关联研究(GWAS)。通过对99,776例病例和1,023,243例对照进行分层分析,鉴定出57个与口吃相关的遗传位点,发现VRK2、CAMTA1等基因的性别和种族特异性关联,并通过孟德尔随机化揭示了口吃与自闭症、抑郁症和节奏障碍的因果关系。该研究为理解口吃的分子机制和精准治疗奠定了基础。
言语流畅性障碍影响着全球超过4亿人,其中发育性口吃是最常见的类型。这种疾病以音节重复、发音延长和言语中断为特征,约5-8%的人在一生中会经历口吃,且表现出明显的性别差异——男性患病率是女性的4倍。尽管家族研究和双生子研究表明口吃具有高度遗传性(遗传力估计值0.42-0.84),但除了GNPTAB等少数基因外,其遗传基础仍不清楚。更令人困惑的是,约80%的儿童患者会自然恢复,而其余患者则可能终身受累,这种差异的生物学机制尚未阐明。
范德比尔特大学医学中心(Vanderbilt University Medical Center)遗传学研究所的研究人员领导了一项突破性研究,通过对23andMe公司超过百万参与者的数据分析,结合国际口吃项目(ISP)和国家青少年至成人健康纵向研究(Add Health)的验证队列,揭示了口吃复杂的遗传架构。这项发表在《Nature Genetics》的研究不仅发现了57个与口吃相关的新遗传位点,还首次通过遗传学证据支持了"非典型节奏风险假说",为理解口吃与共病症状的关系提供了新视角。
研究团队采用了多项关键技术:1)对23andMe数据库中99,776例自我报告口吃者和1,023,243例对照进行八组按性别和种族(非洲、东亚、欧洲和拉丁美洲)分层的GWAS分析;2)使用METAL和MR-MEGA进行跨种族和跨性别的meta分析;3)通过连锁不平衡评分回归(LDSC)计算遗传相关性;4)应用孟德尔随机化(Mendelian randomization)分析因果关系;5)利用多基因风险评分(PRS)在ISP和Add Health队列中进行验证。
研究结果方面,在"Ancestry-and sex-specific GWAS"部分,欧洲男性分析中鉴定出10个显著位点,包括VRK2和CAMTA1等基因;欧洲女性分析发现9个位点,涉及SLC39A8和DCC等基因。非洲男性和拉丁美洲男女分析也分别发现独特位点。通过"Sex-combined, ancestry-specific meta-analyses",在欧洲人群中发现28个位点,拉丁美洲人群7个,东亚人群1个。"Ancestry-combined, sex-specific meta-analyses"显示女性特有5个位点和男性特有3个位点。最终"Ancestry-combined and sex-combined meta-analysis"整合出19个跨人群位点。
在"Genetic correlation"部分,研究发现欧洲男女口吃均与抑郁症显著相关(P<10-50),女性还显示出与听力损失、哮喘、日间嗜睡、注意力缺陷多动障碍(ADHD)和体重指数(BMI)的关联。跨性别分析揭示口吃与自闭症(P=4.51×10-13)和节奏同步障碍(P=1.13×10-7)的强相关性。"Mendelian randomization"分析证实了双向因果关系:女性口吃导致ADHD风险增加,而自闭症和节奏障碍会增加口吃风险。PRS验证显示,男性衍生的模型在临床确诊队列中预测性能更佳(AUC 0.6108)。
讨论部分强调,这项研究首次在群体水平揭示了口吃的多基因本质,证实了不同性别和种族间既存在共享又有独特的遗传风险因素。特别值得注意的是,VRK2基因的关联为节奏处理与口吃的生物学联系提供了遗传证据,解释了为何节拍器能暂时改善口吃症状。研究还发现口吃相关变异富集在前额叶皮层、基底节和小脑等言语相关脑区,与神经影像学研究一致。这些发现不仅深化了对口吃病因的理解,也为开发针对性干预措施指明了方向,例如针对特定遗传亚群的治疗策略。未来研究需要进一步区分持续性口吃与恢复性口吃的遗传差异,以及这些差异如何与性别效应相互作用。
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