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研究目的和背景：
肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)是一种进行性加重的神经系统变性病，具体发病机制仍不清楚，但是基因因素的影响被广泛认可。大约90%-95%ALS为散发性肌萎缩侧索硬化症(sporadic amyotrophic lateral sclerosis, sALS)。研究表明，长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)在神经退行性疾病中扮演着非常重要的角色。然而，lncRNA在sALS的ceRNA调控网络中的作用尚不清楚。目前多项研究证实了阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、额颞叶痴呆(frontotemporal dementia, FTD)、进行性核上性麻痹(progressive supranuclear palsy, PSP)与ALS具有相似的遗传学基础。研究发现AKT1、APP的基因多态性与AD的发病相关，LRRK2、PSEN1、SLCO1A2的基因多态性被分别证实与PD、FTD、PSP的发病相关，并且也都与AD患病风险相关。本研究的目的在于构建sALS的ceRNA调控网络，以期发现sALS的中心基因及潜在分子机制；并探讨AKT1、APP、LRRK2、PSEN1、SLCO1A2的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)与sALS的关系，旨在发现新的易感基因位点，进一步探索sALS的发病机制，为sALS早期诊断和治疗提供理论依据。
方法：
第一阶段，我们先从基因表达综合数据库(gene expression omnibus, GEO)中获取GSE106443、GSE115259、GSE28253三组数据集(由sALS患者和健康对照组构成)，分别筛选到差异表达的67例lncRNAs、988例信使RNAs(messenger RNAs, mRNAs )和216例mRNAs。对筛选得到的lncRNAs的靶微小RNAs(microRNAs, miRNAs)预测分析后获得209例miRNAs。对筛选得到的miRNAs的靶mRNAs进行预测分析，结合GSE115259、GSE28253数据集的分析结果，获得988例可能受miRNAs调控的差异表达mRNAs。然后，利用桑基图构建sALS的ceRNA调控网络。接着对988例差异表达基因进行蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络分析探索sALS的中心基因，再对988例差异表达基因进行GO富集分析和KEGGpathway分析。第二阶段，我们在中国汉族人群中募集30例sALS患者和30例健康对照组进行病例对照研究，收集临床资料，提取外周血DNA，采用SNaPshotSNP分型方法检测LRRK2、PSEN1、SLCO1A2和前面发现的中心基因AKT1、APP等多个基因风险片段的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)，验证上述基因的SNPs与sALS的相关性。
结果
第一阶段我们构建sALS的ceRNA调控网络后，通过PPI网络分析发现AKT1、APP等基因可能与网络中的众多基因存在相互作用，是sALS的中心基因。第二阶段通过病例对照研究，发现AKT1的rs2498786，SLCO1A2的rs11568563、rs73069071，PSEN1的位点rs200525059，LRRK2的位点rs34778348、rs33949390、rs76904798的基因型和等位基因频率在病例组和对照组之间的差异无统计学意义(p＞0.05)。APP的3个位点rs463946、rs466433、rs364048的基因型频率在病例组和对照组之间存在显著差异(p=0.026)，可能与中国汉族人群sALS的发病相关。这3个位点的次要等位基因比值比(OR)是3.000(95%置信区间(CI)=1.164-7.732,p=0.014)，携带这3个位点的次要等位基因的研究对象显现出更高的sALS患病风险。
结论
AKT1、APP等中心基因可能是sALS潜在的生物标志物和治疗靶点。APP基因中rs463946、rs466433、rs364048的SNPs可能在中国汉族人群sALS的发病机制中起重要作用。
肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)是一种进行性加重的神经系统变性病，具体发病机制仍不清楚，但是基因因素的影响被广泛认可。大约90%-95%ALS为散发性肌萎缩侧索硬化症(sporadic amyotrophic lateral sclerosis, sALS)。研究表明，长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)在神经退行性疾病中扮演着非常重要的角色。然而，lncRNA在sALS的ceRNA调控网络中的作用尚不清楚。目前多项研究证实了阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、额颞叶痴呆(frontotemporal dementia, FTD)、进行性核上性麻痹(progressive supranuclear palsy, PSP)与ALS具有相似的遗传学基础。研究发现AKT1、APP的基因多态性与AD的发病相关，LRRK2、PSEN1、SLCO1A2的基因多态性被分别证实与PD、FTD、PSP的发病相关，并且也都与AD患病风险相关。本研究的目的在于构建sALS的ceRNA调控网络，以期发现sALS的中心基因及潜在分子机制；并探讨AKT1、APP、LRRK2、PSEN1、SLCO1A2的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)与sALS的关系，旨在发现新的易感基因位点，进一步探索sALS的发病机制，为sALS早期诊断和治疗提供理论依据。
方法：
第一阶段，我们先从基因表达综合数据库(gene expression omnibus, GEO)中获取GSE106443、GSE115259、GSE28253三组数据集(由sALS患者和健康对照组构成)，分别筛选到差异表达的67例lncRNAs、988例信使RNAs(messenger RNAs, mRNAs )和216例mRNAs。对筛选得到的lncRNAs的靶微小RNAs(microRNAs, miRNAs)预测分析后获得209例miRNAs。对筛选得到的miRNAs的靶mRNAs进行预测分析，结合GSE115259、GSE28253数据集的分析结果，获得988例可能受miRNAs调控的差异表达mRNAs。然后，利用桑基图构建sALS的ceRNA调控网络。接着对988例差异表达基因进行蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络分析探索sALS的中心基因，再对988例差异表达基因进行GO富集分析和KEGGpathway分析。第二阶段，我们在中国汉族人群中募集30例sALS患者和30例健康对照组进行病例对照研究，收集临床资料，提取外周血DNA，采用SNaPshotSNP分型方法检测LRRK2、PSEN1、SLCO1A2和前面发现的中心基因AKT1、APP等多个基因风险片段的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)，验证上述基因的SNPs与sALS的相关性。
结果
第一阶段我们构建sALS的ceRNA调控网络后，通过PPI网络分析发现AKT1、APP等基因可能与网络中的众多基因存在相互作用，是sALS的中心基因。第二阶段通过病例对照研究，发现AKT1的rs2498786，SLCO1A2的rs11568563、rs73069071，PSEN1的位点rs200525059，LRRK2的位点rs34778348、rs33949390、rs76904798的基因型和等位基因频率在病例组和对照组之间的差异无统计学意义(p＞0.05)。APP的3个位点rs463946、rs466433、rs364048的基因型频率在病例组和对照组之间存在显著差异(p=0.026)，可能与中国汉族人群sALS的发病相关。这3个位点的次要等位基因比值比(OR)是3.000(95%置信区间(CI)=1.164-7.732,p=0.014)，携带这3个位点的次要等位基因的研究对象显现出更高的sALS患病风险。
结论
AKT1、APP等中心基因可能是sALS潜在的生物标志物和治疗靶点。APP基因中rs463946、rs466433、rs364048的SNPs可能在中国汉族人群sALS的发病机制中起重要作用。