1型糖尿病是目前危害人类健康的重要疾病之一,它是由胰岛β细胞受损导致胰岛功能缺陷的严重自身免疫性疾病。遗传因素在1型糖尿病的发病中起重要作用。目前全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)发现了许多1型糖尿病易感基因,但仍有大量的微效基因未被发现,需要通过更加有效的方法来鉴定。此外,许多GWAS研究只在DNA水平建立遗传位点与疾病的统计关联,并未明确遗传位点在疾病发生过程中的具体功能机制。鉴于此,本文将进行1型糖尿病易感基因的鉴定及功能机制的研究。研究内容分为两部分:第一部分,应用高效的Gene-based全基因组关联分析(即Gene-based GWAS))在全基因组水平鉴定1型糖尿病新易感基因,并对其进行重复验证分析和功能预测分析;第二部分,利用整合分析方法,包括GRAIL分析(integrated gene relationships among implicated loci)、差异表达分析(differential gene expression analysis)、功能预测以及功能聚类分析,同时结合e QTL分析(expression quantitative trait loci)结果进一步探索1型糖尿病易感位点在疾病发病中的功能机制作用。第一部分目的:应用高效的Gene-based GWAS方法在现有的GWAS研究数据中鉴定1型糖尿病新易感基因。材料与方法:利用KGG软件中的GATES算法在4,075个1型糖尿病病例和2,604正常对照个体中进行Gene-based GWAS分析,并在不同的种群中重复验证显著基因。同时结合差异表达分析和功能聚类分析在m RNA水平上验证显著基因。结果:在显著性水平P<9.05×10-4条件下,Gene-based GWAS研究共鉴定了452个显著的基因。其中,171个基因是在前期的GWAS研究中未被报道的新基因,它们中的53个基因在不同种群和/或差异表达分析中得到验证,7个基因同时在不同种群和免疫相关细胞的差异表达分析中得到验证。这7个新易感基因中有4个基因(RASIP1,STRN4,BCAR1和MYL2)属于非人类白细胞抗原(non-Human Leukoocyte Antigen,non-HLA)区域。功能聚类分析发现所有的易感基因都在免疫相关通路或者GO(Gene Ontology)term中富集。结论:应用高效的Gene-based GWAS分析方法,本研究在>6,000的GWAS样本中鉴定了53个在不同人群和/或差异表达分析中得到验证的1型糖尿病新易感基因,为揭示疾病的遗传机制及更深入的功能研究奠定了基础。第二部分目的:利用整合分析方法及相关功能预测分析方法研究1型糖尿病易感位点的功能机制。材料与方法:基于公共数据库已有的数据,对1型糖尿病易感位点进行整合分析,包括GRAIL分析、差异表达分析、功能预测以及功能聚类分析,同时结合e QTL分析结果进一步探索1型糖尿病易感位点在疾病发病中的功能机制。结果:本研究发现17个1型糖尿病关联的SNPs具有e QTL效应。它们顺式调节9个e QTL基因的表达,且这9个e QTL个基因都富集于免疫相关的通路和GO term。功能预测分析发现17个SNPs中有4个SNPs具有较显著的功能作用。另外,9个e QTL基因中有6个基因(TAP2,HLA-DOB,HLA-DQB1,HLA-DQA1,HLA-DRB5和CTSH)在免疫相关细胞中存在差异表达。此外,本研究发现rs3825932位点能顺式调控CTSH表达,而CTSH基因在单核细胞中存在差异表达,提示该SNP的致病效应可能是通过顺式调控CTSH表达完成。同时,功能预测分析也发现rs3825932具有重要的功能,如参与染色质结构的形成和组蛋白的调控。总之,CTSH基因具有整合的功能证据,表明该基因中的rs3825932位点或邻近位点在1型糖尿病发病中起重要作用。结论:综合利用多维度遗传学数据和整合分析方法,本文详细探讨了1型糖尿病易感位点可能的致病机理。这些结果表明部分遗传位点通过顺式调控e QTL基因表达影响疾病的发生,典型的例子包括rs3825932调控CTSH基因表达。利用公共数据库进行整合分析能为进一步解析人类疾病的分子遗传机制提供新的思路。