2020年4月30日，由國家代謝病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（上海），上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院啟動的ChinaMAP（中國代謝解析計劃）聯(lián)盟攜全國29家研究機構(gòu)和醫(yī)院，在中科院上海生命科學(xué)研究院主辦的《Cell Research》雜志首次報道了最大規(guī)模中國人群全基因組測序和表型研究。

本次研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)產(chǎn)出自華大智造DNBSEQ測序平臺，覆蓋了全國27個省份和直轄市，8個民族，1萬例以上樣本。這一研究通過國內(nèi)自主開發(fā)的儀器、平臺、分析方法，對中國人的基因組特征進行深入、廣泛的研究，具有前所未有的重要意義。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院、國家代謝性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心的寧光院士，王衛(wèi)慶教授和畢宇芳教授是論文的共同通訊作者，曹亞南研究員、李林研究員和徐敏研究員等為共同第一作者。

2020年6月26日，由基云惠康、中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會醫(yī)學(xué)檢驗工程分會、人民網(wǎng)和錢塘江區(qū)管委會主辦的第七屆N·GS創(chuàng)新開發(fā)者大會在杭州市錢塘新區(qū)舉行，曹亞南研究員出席并發(fā)表題為主題演講。曹亞南研究員指出，目前全球各國已經(jīng)有多項超大規(guī)模的前瞻性流行病學(xué)隊列研究正在進行中，為一系列應(yīng)用研究提供了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。

他表示，對人群樣本的無偏選擇能夠更好地估計遺傳效應(yīng)與疾病或疾病標(biāo)記之間的關(guān)聯(lián)，健康記錄的長期追蹤是評估疾病與環(huán)境因素關(guān)聯(lián)不可或缺的，不同規(guī)模的隊列可觀察到的新發(fā)病例數(shù)，有利于發(fā)病率低的疾病的病因研究。此外，曹研究員強調(diào)，發(fā)病機制的檢測和常見病診斷的建立是進行準(zhǔn)確風(fēng)險評估的前提。

那么，這項以無差別的中國人群為樣本的研究揭示了中國人群哪些基因組特征？中國人群不同民族以及與其他人群存在怎樣的差異？這項研究成果對精準(zhǔn)醫(yī)療、臨床指南等具有哪些應(yīng)用指導(dǎo)意義？演講結(jié)束后，動脈網(wǎng)第一時間對曹亞南研究員進行了專訪，就以上問題進行深入對話，并整理如下。

大規(guī)模人群隊列研究的中國進程

動脈網(wǎng)：首先，請您分享下ChinaMAP的由來。這項面向中國人群的大規(guī)模研究是在怎樣背景下開展起來的？

曹亞南研究員：大規(guī)模人群隊列的基因組學(xué)和多組學(xué)大數(shù)據(jù)正在重大慢病、腫瘤和遺傳病的預(yù)防、診斷和新藥研發(fā)中發(fā)揮引領(lǐng)作用，推動個體化精準(zhǔn)健康管理和疾病診療的變革。美國和歐洲已實施多項以大規(guī)模隊列的基因分型、基因組測序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)研究計劃，包括著名的英國生物樣本庫（UK Biobank），腫瘤基因組圖譜（TCGA）計劃和多組學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究計劃（TOPMed）等，產(chǎn)生了一系列具有深遠影響的里程碑式成果。

長期以來，中國人的很多遺傳疾病研究，都直接應(yīng)用外國人的數(shù)據(jù)和結(jié)論。但由于不同地域人群和種族之間的歷史淵源和遺傳背景存在著巨大差異，如果把具有其他人群偏向性的知識和結(jié)論直接拿來做為中國人的疾病風(fēng)險評估、遺傳咨詢或診斷治療依據(jù)，是不完善和不可靠的。因此，國家代謝性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（上海）基于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院牽頭開展了多項覆蓋全國的隊列研究，依托轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（上海）和醫(yī)學(xué)基因組學(xué)國家重點實驗室，實施了中國代謝解析計劃ChinaMAP （China Metabolic Analytics Project），旨在用中國人的數(shù)據(jù)建立針對中國人群的精準(zhǔn)醫(yī)療體系。

動脈網(wǎng)：開展這樣大規(guī)模人群的研究，您和您的團隊采用了什么樣的研究方法和策略？

曹亞南研究員：我們對隊列中代表中國不同地區(qū)和民族的10588例人DNA樣本進行了40X深度全基因組測序。由于樣本量巨大，對測序成本、通量有很高的要求，并且需要兼顧測序準(zhǔn)確性，于是選擇了華大智造的國產(chǎn)自主高通量測序平臺DNBSEQ。

在獲得測序數(shù)據(jù)之后，我們完成了高質(zhì)量的中國人群遺傳變異數(shù)據(jù)構(gòu)建、中國人群體結(jié)構(gòu)分析、基因組特征比較以及變異頻譜和致病性變異解析。

目前，在ChinaMAP一期數(shù)據(jù)庫中，包含1．36億個基因多態(tài)性位點（SNP）和1千萬個插入或缺失位點（INDEL），其中一半是在國際通用的dbSNP、千人基因組、gnomAD和TOPMed數(shù)據(jù)庫中均沒有的新位點。

動脈網(wǎng)：ChinaMAP這項研究的數(shù)據(jù)庫是如何開放和使用的？

曹亞南研究員：關(guān)于數(shù)據(jù)開放的問題，在ChinaMAP數(shù)據(jù)庫中所有變異的位置、注釋、頻率和數(shù)據(jù)質(zhì)量等信息，可在國家代謝性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心的網(wǎng)站搜索，為我國的醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究提供服務(wù)。

大規(guī)模人群隊列研究的中國特點

動脈網(wǎng)：從這項研究結(jié)果看，我國不同地域和民族的遺傳特征是否存差異？

曹亞南研究員：我國地緣遼闊且民族眾多，ChinaMAP一期研究覆蓋中國七大地理區(qū)域，包括了人口排名前十的漢族、壯族、回族、滿族、苗族、彝族、藏族和蒙古族，顯示了中華民族跨地理區(qū)域人群遺傳背景的多樣性和復(fù)雜性。

研究團隊首次揭示了漢族人群可顯著分成七個亞群：北方漢族（北京、天津、河南、河北、山東、遼寧、吉林、黑龍江、山西），西北漢族（甘肅、陜西），東部漢族（江蘇、浙江、上海、安徽），中部漢族（湖北），南方漢族（貴州、四川、重慶、湖南、云南、江西），東南漢族（福建）和嶺南漢族（廣東、廣西）。

此外，在少數(shù)民族中，藏族、彝族、蒙古族、苗族和壯族都有著獨特的人群聚類，而滿族和北方漢族相近，回族和西北、北方漢族相近。不同地域人群的變異特征也與中國歷史上的人口遷徙和變遷相關(guān)，例如河西走廊是絲綢之路中不同民族遷徙的交通要道，歷史上包括粟特人等許多民族曾在此經(jīng)商生活。ChinaMAP研究揭示，現(xiàn)代河西走廊地區(qū)的人們具有的基因多態(tài)性位點數(shù)量更多更復(fù)雜。

動脈網(wǎng)：通過這項研究可以看出中國人群較歐美人群，更容易患哪些疾病？

曹亞南研究員：ChinaMAP對中國人群的遺傳性疾病相關(guān)變異位點進行了全面分析。研究團隊發(fā)現(xiàn)，中國人群中先天性甲狀腺功能減低癥、慢性胰腺炎、遺傳性掌跖角化癥等疾病的致病基因變異攜帶者較歐美人群顯著更多，且具有地域分布特征，這些結(jié)果對我國重點遺傳性疾病的篩查和防控具有參考價值。例如，中國人和日本人高發(fā)的長島型掌跖角化癥相關(guān)SERPINB7基因致病位點rs142859678的等位基因頻率是歐美人群的約20倍。與甲狀腺功能減退發(fā)生相關(guān)的一些致病變異頻率在中國人群中比歐美人群高10倍以上。

疾病相關(guān)變異位點在中國人群與歐美人群中的頻率差異，說明我國的遺傳咨詢和解讀，對重要性不確定的基因變異（VUS）的研究，以及相關(guān)臨床指南和路徑制定，需要依據(jù)中國人自己的大樣本和高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

動脈網(wǎng)：針對2型糖尿病和肥胖等發(fā)病率高的重大慢病，中國人群與歐美人群有哪些不同？

曹亞南研究員：在復(fù)雜疾病的遺傳因素中，很多效應(yīng)較強的基因變異大多存在于在特定的地理區(qū)域和種族群體中，只有基于特定人群完善的數(shù)據(jù)分析才有可能對這個人群的疾病的遺傳風(fēng)險進行精準(zhǔn)評估。例如，歐洲人群中最顯著的Ⅱ型糖尿病遺傳風(fēng)險TCF7L2基因變異（如rs7903146）在中國人中的頻率卻很低，可見在代謝特征和疾病研究中僅參考和驗證歐美人群的結(jié)果是不行的。

另外，一個人攜帶的某個基因變異產(chǎn)生的疾病風(fēng)險可能并不大，但綜合多個基因變異的作用后對個體特征有重大影響。因此，基于特定人群的大規(guī)�；�因型和表型數(shù)據(jù)庫，通過多基因風(fēng)險評分（PRS）評估個體的疾病風(fēng)險是一種比較準(zhǔn)確的方法。在ChinaMAP研究中，研究者對Ⅱ型糖尿病遺傳風(fēng)險進行了多基因風(fēng)險評分，以量化評分、年齡和血糖值的排序三維顯示了每個人在整個群體中的精確位置。多基因風(fēng)險評分排名顯示了Ⅱ型糖尿病高風(fēng)險和低風(fēng)險的個體之間存在非常顯著的血糖差異，高風(fēng)險個體隨著年齡的增加，空腹和餐后2小時血糖都顯著高于中風(fēng)險和低風(fēng)險者。

此外，對比證實，基于東亞人群的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比基于歐洲人群的數(shù)據(jù)結(jié)果更加準(zhǔn)確。這些結(jié)果提示基于中國人群基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對Ⅱ型糖尿病及其他代謝性疾病進行精確風(fēng)險評估的重要性，對重大慢病的預(yù)防、個體化健康管理和公共衛(wèi)生決策具有價值。

在體重指數(shù)BMI相關(guān)分析中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了新的東亞人群特異性CADM2基因位點，CADM2在動物研究中已證實參與調(diào)節(jié)體重和能量穩(wěn)態(tài)。FTO等在歐美人群中發(fā)現(xiàn)的重要肥胖相關(guān)基因位點，在ChinaMAP研究結(jié)果中并不顯著。這些發(fā)現(xiàn)提示，對大規(guī)模中國人群特異性的基因組學(xué)的研究，對分子機制和個體化診治的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)體系建立很重要。

中國人群精準(zhǔn)醫(yī)療體系是世界精準(zhǔn)醫(yī)療體系不可或缺的一部分

動脈網(wǎng)：ChinaMAP在現(xiàn)階段以及未來可以預(yù)見的一段時期內(nèi)，帶來了哪些方面的啟示？

曹亞南研究員：首先， ChinaMAP揭示了中國人群中很多疾病相關(guān)的致病基因變異頻率與歐美人群存在差異，為我國的遺傳咨詢和解讀，遺傳病的篩查和防控，提供了參考。

其次，ChinaMAP對中國人的藥物代謝相關(guān)遺傳特征也進行了分析比較。研究團隊對抗凝藥華法林的減量使用、抗血小板藥物氯吡格雷的適用人群分類、他汀類降脂藥副作用風(fēng)險人群進行了分析。例如，對于高脂血癥常用的降脂藥辛伐他汀，中國人中有超過20％的個體存在橫紋肌溶解這一不良反應(yīng)的風(fēng)險，提示一些藥物需要謹(jǐn)慎使用。

再次，ChinaMAP對中國人的營養(yǎng)代謝相關(guān)遺傳特征也進行了分析比較。證實導(dǎo)致喝酒臉紅和酒精代謝能力差的乙醛脫氫酶2 基因rs671變異是東亞人特異性的，在中國人群中的攜帶者（純合子比例4．50％，雜合子比例34．27％）遠高于全球其他人群。rs671變異也是誘發(fā)食管癌發(fā)生的重要風(fēng)險因素，所以喝酒臉紅應(yīng)少喝酒。

此外，ChinaMAP也將對藥物開發(fā)、疾病機制研究和精準(zhǔn)治療等方向產(chǎn)生深遠影響。

作者：王世薇