中国汉族人群吸烟行为相关基因及其与肺癌相关研究进展

赵凯平 何耀

肺癌为全球常见的恶性肿瘤之一，最新数据［1］显示肺癌在我国位居全部恶性肿瘤死因之首，每年死亡病例约59.1万，其中男性约40.2万，女性约18.9万。研究［2］表明80%以上的肺癌发生可归咎于烟草暴露。吸烟行为受环境和遗传因素共同影响，除肺癌外，吸烟还可导致人体其他系统以及重要器官致残、致死性疾病发生，是目前重大健康问题之一［3-5］。吸烟成瘾即烟草成瘾的实质为尼古丁依赖［6］，较多研究证据表明遗传因素参与了烟草成瘾行为的起始、维持、戒除及复发［7］，吸烟行为的三个维度（是否吸烟、戒烟和起始吸烟年龄）均受遗传因素影响，其中戒烟行为遗传度最高［8］。全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）采用高通量基因分型平台，根据连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD）原理在基因组选择标签位点检测，分析涵盖人类基因组上百万的遗传变异，该设计采用较大病例对照研究样本量，并在多个独立研究中进行前期结果验证和筛选［9-10］。

目前已发表与吸烟行为相关的多项GWAS，主要集中在欧美人群，不同种族人群的遗传易感性有差异［9-11］，结果无法简单沿用，基于已发表GWAS所筛选的易感位点涉及多个染色体、多个区域（15q25、8p11、19q13）尼古丁代谢多种酶类及代谢通路上多个基因（CHRNA5-CHRNA3-CHRNB4、CHRNB3-CHRNA6、CYP2A6）［12］。为进一步探讨亚洲人群吸烟成瘾的遗传机制，本文就近年上述基因在我国汉族人群与吸烟行为及其与肺癌的相关研究进展作一综述。

1 研究现状

1.1 编码尼古丁乙酰胆碱受体基因

乙酰胆碱受体（AchR）是尼古丁作用于神经系统的主要靶受体。基于既往GWAS研究发现AchRs基因簇，Wu等［13］（两阶段病例对照研究，第一阶段：病例组和对照组均为576例，第二阶段：病例组2 989例，对照组2 880例）和 Cheng等［14］（肺癌患者200例，对照300例）分别在我国汉族人群中对15q25区域进行深度分析，结果表明，rs2036534、rs667282、rs12910984、rs6495309和rs6495304位点与吸烟行为有关，可能通过转录抑制机制调控CHRNA3基因启动子表达，对尼古丁成瘾可能有影响。而Wei等［15］2012年在我国四川地区男性人群吸烟者（共600例，其中高度依赖223例、低度依赖257例）中的研究发现rs4954、rs2238196位点与吸烟依赖严重程度相关。

1.2 编码尼古丁代谢P450酶的基因

P450超基因家族中的重要成员为CYP2A6基因，编码尼古丁代谢的重要酶类P450［16］，该酶活性改变可直接对尼古丁代谢水平和烟草消耗产生影响。Li等［17］一项病例对照研究（戒烟成功者363例，戒烟失败者345例）发现在编码P450氧化还原酶（POR）的基因上，rs3823884和rs3898649位点与戒烟成功有关，而rs17685和rs239953位点与戒烟失败有关，表明人体内CYP2A6酶活性存在个体差异，可根据酶活性不同选择戒烟药物，提高戒烟成功率［18］。

1.3 编码5-羟色胺转运体的基因

5-羟色胺转运体（5-HTT）的功能失调与抑郁、情感障碍、焦虑、强迫、精神分裂、物质滥用等有关，SLC6A4基因编码5-HTT，可能是行为表型候选基因。褚成静等［19］在我国男性吸烟人群（共985例，其中不吸烟158例、社交性吸烟133例、低尼古丁依赖364例、高尼古丁依赖330例）中采用吸烟行为相关因素问卷、艾森克人格（EPQ）问卷和尼古丁依赖（FTND）问卷评定，结果显示，吸烟者中携带S等位基因的神经质人格特质与FTND、吸烟严重指数、每日吸烟量呈正相关，与起始吸烟年龄呈负相关，提示该基因可能通过神经质人格特质调节与吸烟行为的关系。

1.4 与肺癌相关研究进展

Dong等［20］在我国大样本人群（对照组7 483例，病例组7 436例）中进行肺癌新发易感位点与吸烟的交互作用研究，结果发现rs2895680（位于5q32，涉及PPP2R2B-STK32A-DPYSL3基因）、rs4809957（位于 20q13.2，涉及基因 CYP24A1）、rs247008（位于5q31.1，涉及基因 IL3-CSF-P4HA2）、rs9439519（位于1p36.32，涉及基因AJAP-NPHP4）位点与吸烟量相关。Zhang等［21］对我国吸烟人群（两阶段病例对照研究，第一阶段：病例组2 332例，对照组3 077例；第二阶段：病例组1 534例，对照组1 489例）肺癌GWAS的研究结果发现，rs1316298（位于14q22.1，涉及GNG2基因）和rs4589502（位于15q22.32，涉及SMAD3基因）两个与吸烟相关肺癌风险位点，同时还发现吸烟对rs1316298位点的TT基因型携带者或rs4589502位点的CT/TT基因型携带者危害效应更大。

2 小结

应用大量遗传标记高密度覆盖全基因组，再研究遗传标记与相应表型的紧密程度是疾病基因的定位研究，通过定位研究确定的易感位点所涉及的基因值得关注。而根据疾病发生或发展过程中可能的生物机制选择研究的基因及分析基因多态性在不同人群表型的差异是疾病相关候选基因研究，其中对尼古丁成瘾相关基因的研究较多。

由于早期基因分型技术不成熟和基因组变异信息缺乏，主要采用候选基因策略进行关联研究，但由于样本量较小、研究设计不同、研究结果缺乏验证，导致结果重现性差，与吸烟行为易感性建立明确关联基因变异少。GWAS的出现为吸烟行为的遗传易感性研究提供了强有力的工具。

本课题组［12］前期研究结果表明，与吸烟行为相关的GWAS研究新发现41个SNP涉及多个染色体的多个区域和基因，为烟草成瘾遗传机制探索和解读提供线索。基于既往GWAS研究，研究者陆续在我国人群中进行易感位点独立验证，但尚未有专门针对我国人群吸烟行为GWAS的研究，目前国内研究较多的是肺癌［22］或者肺癌与吸烟行为交互作用的 GWAS 研究［14，20］，这些研究［13］不仅成功验证了既往肺癌易感位点，还新发现8个我国汉族人群特异性肺癌易感位点（13q22：rs753955；22q12：rs17728461，rs36600；10p14：rs1663689；5q32：rs2895680；20q13.2：rs4809957；15q25：rs6495304，rs74733525），且这些易感位点中还存在与吸烟量、尼古丁依赖有关的位点，也为进一步研究吸烟行为提供了新思路。

3 展望

GWAS研究虽可发现大量吸烟行为易感位点或区域，但目前大多数没有真正确定致病位点或易感基因，而GWAS的最终目标是用于风险预测，在人群亚层中开展有效个体化预防，因此标签位点无法替代致病位点。验证易感位点的金标准是生物学机制，因此后续研究需结合生化、细胞生物等进行功能分析，从而阐明生物学意义。

3.1 精细作图-重测序

易感位点/区域基本位于一个较大LD区段，理论上该区段所有SNP均可能是致病位点，寻找致病位点的关键是对该区域重测序，尽管现有数据库已涵盖大部分基因组遗传变异，但重测序仍有助于集中易感位点，此外，该方法还能解决易感位点的种族差异。

3.2 结合功能研究

致病位点的生物学功能最终仍需通过体内外实验验证，在DNA水平上对疾病研究的同时，还需增加RNA、蛋白及从分子、细胞、组织等水平联合分析，才有可能将疾病遗传学机制描述透彻。也可建立动物模型，但将动物实验结果外推到人亦是难点之一，此外致病位点的效应强度能否满足实验要求亦未知。因此，需要多学科共同努力。

3.3 风险预测

GWAS的终极目标是危险度预测和高危人群鉴别，以实现在遗传谱指导下的个体化干预，为疾病预防提供早期预测。本课题组［23］已利用GWAS确认的吸烟行为易感位点构建基因评分模型预测，发现评分越高的暴露吸烟行为以及18岁开始吸烟者烟草相关疾病发生风险越高。针对基因评分高者在青少年期应加强关注，防止其暴露于烟草，降低烟草相关疾病发生，这将有助于推动我国对《国际烟草控制公约》的履约进程，也为将遗传风险模型上升到公共卫生一级预防层面提供可能性。

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