成都华西华科研究所研发生产定量CT QCT骨密度体模软件分析系统骨质疏松基因家庭研究与QCT骨密度体模软件检测骨质疏松方法

有篇论文报佐一个家庭有着高骨头质最，其高骨密 度可分离为体染色体显性的临床表现铟。渊源者在一次 交通事故之后由X光照片被发现。受影响的个人的脊骨 骨密度比平均值高出3个标准差，并且丨•分健康^[~没有 骨致密骨头发育不良的后遗症的证据。以基因体扫瞄来 切人，鉴定出染色体llq 12-13的连结，并且更进一步细 部图谱和排序鉴定和低密度脂蛋白感受器有关脂蛋白5 基因（LRP5广⁴¹有关。这和依门德尔氏的遗传定律疾病 体染色体隐性骨质疏松-假神经胶质瘤症候群是同一个 基因^H5]。高骨头的质量症候群起因于一个突变引起蛋 白质功能的增加，相对的而骨质疏松-假神经胶质瘤症 候群起因于引起蛋白质功能的丧失。Lrp5功能有剂最 效应，因为骨质疏松-假神经胶质痛症候群的异合子带 原者骨头质量减少^[<5]。Lrp5涉及Wm的讯号传递, Lrp5代表成骨细胞功能和和规范骨头质*新规范的 路径。

依渊源者低骨密度（Z得分< -2.0或者X射线照 片有#质疏松骨折的的证据〉确定低骨质M家庭。由己 完成参数连结分析的7个家庭包括149名成员的组成， 评估3个候选基因 COLlAl,COLlA2和VDR。连结 全部3种候选基因，LOD得分低于-2.0的排除之。之 后，使用这7个家庭来自基因体扫瞄的数据进行参数和 非参数连结分析^1<7]。在染色体丨lq上获得最大的参数 LOD得分。从这些相同的家庭中的74对独立的兄弟配 对的非参数连结分析发现在染色体lp36(LOD = 2.29) 支持，染色体2「23 - 24(1^00=2.25),以及染色体49 (乙〇0=2.28)有连结。

从8个家庭的独立样本已经被探查，透过35岁以下 的渊源者曾经两次以上压迫性骨折而且脊柱骨密度在同 年龄和同性别平均值至少2.5 sd以下，如严重的早发性 骨质疏松。在这个样本内进行的分离分析建议一种主要 的脊柱骨密度共显性遗传的基因。这些家庭的连结研究 尚未被报告过。在这些稀有的家庭的基W楚否也可以应 用在一般大众释通形式的骨质疏松或者骨密度尚不确 定。相反，在健康的核心家庭分离分析推翻单个的主要 的基因的假说，相反的支持竹密度为一种多基W模型_a

(六）         兄弟配对之基因体扫描骨密度。一项研究在374对白人及黑人的健康停经 前姐妹配对报告股骨颈骨密度与染色体llq 12-13的 连结^|481。这个区域藏匿与体染色体高#头质簠遗传特 性有关的LRP5基因^U4)，和体染色体隐性骨质疏松-假 性神经胶质瘤症候群％¹冇关，和TC丨RG1空泡质子泵亚 单位，负责一种体染色体隐性大理石#症的子集，建议相 同的基因点可能也在正常的人口中调节骨密度。但是随 后分析这个区域在464对白人及131对黑人的姐妹配对 喊弱连结的证据，并且在透过低骨头质量渊源者的探査 —个样本的分析不支持与llq 12- 13的连结¹⁴⁹¹。

在429对白人序经前姐妹配对10-_CM体染色体基因体扫瞄鉴定6处可能的数ft性状基因座（LOD> 1.85>。在染色体1，5,6及22标记基因点上或附近的连 结，在595对姐妹配对的一个扩大的样本内再检査。最 初在429对兄弟配对的基因体扫瞄在染色体lq的LOD 得分3.11,当595对姐妹配对被包括时增加到3.86〇这 和根据骨质疏松渊源者的家族探査基因体扫瞄里报导有 关染色体1的连结不是相同的地区^[~。由于兄弟配对 的增加，染色体5p的连结也从1.9增加到2.2，而染色 体6_P的连结没有实质上的增加，以及减少对染色体22 的连结。这些结果提供影响骨密度的遗传点可能被发现 的确实证据。

在153对亚洲近亲配对的全基因体扫瞄到和骨密度 连结，这些兄弟配对原先是作为极端血压值的研究的，结 果显示前臂骨密度在2号染色体上一超过50-cM的大 地区有一 LOD得分2.15。这个地区包括一个以前透过 个人低骨密度探査的家庭鉴定出的地区。

结构。在姐妹配对里样本过去常常对染色体1,5,6 和1丨发现与骨密度的连结，7个数酸性状基因座与股骨 近端结构的各种fit度有关。两染色体区域被发现显著 LOD得分（>3.6)至少和股骨结构临床表现型有关。最 大的LOD得分4.3是在染色体5q上获得的，和股骨颈 轴长度有关。染色体叫连结的证据被发现在股骨颈轴 长度（LOD=3.9)和骨干宽度（LOD=3.5>。欺要的连 结被发现在染色体17q和股骨头宽（LOD=3.6)有关。 染色体3q显示和骨盆的轴长度（LOD = 3.U的连结， 股骨骨干的宽度（LOD = 2. 8),以及股骨头宽度 (LOD=2.3)。染色体19p显示和股骨颈轴长度 (100=2.8)和股骨头宽度（丨/)0=2.8)的连结。

四、敏感性基因的进定（Identificat丨on of sus_ ceptibility genes)骨质疏松基因家庭研究与QCT骨密度体模软件检测骨质疏松方法

全基因体连结扫描在大约H) cM标记密度已经提供 证据，有几个区域包含影响最高骨头质量和股骨结构的 基因。当这些研究扩大和持续发展，他们将确认或者反 驳最初结果，并且他们也可能发现新地区作为继续研究。 一旦这些数据是确定的，下一步足更“细部图解”这些地 区。不过那区域非常大，跨越30~50 cM基因体DNA, 包含2〇xi〇⁷〜70X 10⁷盐基，带有几百种基因。而且因 为追踪研究箱要实际的资源，此区域必须被优先细部图 解。优先序列的标准包括最初连结数据的力ft,在不同 人口间的连结的一致性，和用动物模型研究支持在对等 地区的临床表现型的连结。细部图解的H标始限制所包 含关心的基因的地区尽可能小。与门德尔氏的遗传定律 疾病细部ffl解不同，复杂的遗传疾病的细部图解不是基 于重组。因此，在为候选基因检查区域之前，把所关心的 区域限制在少于1百万或者2百万盐基基因体DNA是 不可能的。目前指导研究者关于应该用多少多态性遗传 标记来细部图解一个复杂的遗传疾病基因点的败据有限 的。最近使用从多发性硬化症病患那里获得的数据组探 索一种多阶段的方法的效率。结果显示把标记密度增加到2.5〜5 cM可以有效地得到附加丨BD信总。不过因为 标记序列的干扰影响和基因表现塑的错误，把标记密度 增加到少于在标记之间的2 cM,没实质上改进细部图解 的分辨率。因此，缺乏更全面的数据的情况下，一种多阶 段的方法是合理的。通常，以10 cM标记密度初扫描那 些箪因体之后，后续基因分甩使用大约5 cM间隔微卫星 重复标记的多态性。在较小的间距分析所得到数据之 后，继续以2-cM间隔基因分型。这种方法必需那些标 记具有高度多态性。以SNPs来基因分型笛要高密度图 进，因为与微卫星标记相比较，他们是较少多态性。我们 的模拟研究敁示如果比原先的基W体扫瞄里使用的更大 的样品S上执行，后续的萆因分型史准确。一旦候选区 域能够呙限于少最DNA,随后的努力就是直接致力于在 连结间隔内鉴定候选基因。在过程里的第一步是检査数 据库，例如 OMIM ()，因为已知进的基因可能是优秀的候选 基因。虽然已知道的基因的数贵正迅速扩大，但是研究 者仍然必须从未加工的基因体序列鉴定未知的基因为骨 质疏松鉴定敏感性基因。人类基因体的草图序列现在已 可得到¹⁴、并且完成的定序不久将是可得到的。不过，有 完全的序列不意味着所有代码序列都已经被鉴定。实际 上，它将花更长的时间去鉴定全邡的基因，并且大部分的 工作将需要个别的研究者去做。目前，有几种方法在一 段候选间隔鉴定新基因。这些包括使用被表现的序列标 签数据库；表现子序列预测软件例如（iRA[l. ()和 GENSCAN ();以及序列比较程 序，例如 PIPmaker ()，透过比较在 两个或更多物种之间的序列鉴定表现子序列。不过，所 有这些信息学接近需要实验室追踪研究对完全确定转 译候选地区的满足。重要的是计算器程序都不对于表现 子序列察觉完全敏感，并且他们也可能错误地预测表现 子序列。因此，结合信息学的关键是与实验室一起接近 来保证一种新基因的全部表现子序列被鉴定，并且保证 预测的表现子序列是真实的表现子序列。尽管继续为后 续的实验室实验潘要，这些程序已经足够允许从候选区 域成功鉴定基因，并且在位置的克隆过程中研究极其有 用。预期这些程序随着时间将会有实质上的改进。在复 杂的遗传疾病方面的正常的遗传学的变异，例如最高骨 密度，一般不由于有客的突变而是对导致在基因功能或 茗表现方面的更细傲变化的普通多态性。以一个合乎逻 辑的策略来排序大里候选基因和其强度，而不是在所关 心的区域内检査每一种基因的序列。不过，在排列候选 基w过程中有陷阱₃ tr先，排列基闪大都以当今骨质疏 松的病态生理学的模型为根据，这是不完全的。其次，排 等级是基于基w的功能的知识，这也不完全。一个前者 的例子进PHEX基因，是一种中性的体内胜肽酶 (endopeptidase)家庭的成员，并且与X连结的低磷佝偻病 (X- linked hypophosphatemic, XLH)有关【⁵°]。在证明PHEX变化对XLH负责之前，研究者从未认为一个酶的 缺陷可能对疾病负责。因此，排列基因的目标在以一个 有系统的分析方式，将最可能到最没可能的基因依序排 列，而不楚基于当今病态生理学的理念排除基丙。的确， 位置的克隆的研究的力最之一是戏剧性地改变在发现以 前不知道涉及骨质疏松的病态生理学领域的基因的潜 能。因此，锒初研究只和骨头有关的基因是合理的，和可 能涉及骨质疏松的病态生理学的基因。不过，随后的研 究可能需要检査不显而易见与骨质疏松的病态生理学有 关的候选基因。一旦在细部图解区域内的候选基因被鉴 定并且排列，下一项任务是鉴定这些基因的多态性。这 可能透过搜寻SNP数据库搜寻已知的多态性，例如SNP NCBI 数据库（)和 HGBASE (Human Genic Bi - Allelic Sequences,),集中于多态性很可能导致氨基酸的 改变及功能上有意义的改变。虽然这些数据库目前有限 制，但是他们正迅速扩大并且已经非常有用。最后，一旦 多态性被鉴定，来自个体的DNA可以使用多种不同的方 法决定基因型并分析结果。

结语：随着人类基因体之解密，有关基因与疾病之 关系，与治疗药物反应之关系的研究正如火如涂的展开。 并且随着生物研究技术之迸步，如生物芯片卨输出方法 (High throughput microarray)之发展，骨通疏松基因之迷 将逐渐被解开。成都华西华科研究所研发生产QCT定量CT骨密度体模软件分析系统  
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