测了64万人的基因(测了64万人的基因)

测了64万人的基因(测了64万人的基因)(1)

对别人有而自己没有的东西,奇点糕一般不怎么嫉妒,但唯独有一种特质做梦都想要,那就是吃不胖。不然要在大啖美食和涨体重之间做选择,可实在太痛苦了。

不过奇点糕也知道一点,那就是不同人的体质不同,吃不胖有可能是刻在基因层面里的“天赋”,还真是求都求不来。今天《科学》上发表的一项最新分析,就找到了一个出现频率只有万分之四的防肥胖基因——GPR75

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这个DNA似乎很好吃

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为发现这个基因,主持分析的再生元(Regeneron)公司联合多个科研机构,对64.5万人进行了全外显子组测序,发现了16个与体重指数(BMI)有显著关联的基因,而GPR75就是其中最可能防肥胖的。

携带这个基因的杂合子,就与体重比一般人轻5.3公斤,肥胖风险低54%有关。初步的动物实验也证实,抑制GPR75能够一定程度上抵抗高脂饮食诱导的肥胖,而且GPR75蛋白还是G蛋白偶联受体,特别适合作为药物开发靶点[1]。

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大家想不想知道,自己是这样万分之四的幸运儿呢?

寻找有保护作用的基因,继而开发机制相似的药物,套路说起来容易,做起来却相当难。这样的“好基因”可能出现频率很低,小样本测序研究不一定能找得到,尤其是像肥胖这样,牵涉到全身各种机制的复杂问题。

此前科学界已发现近20个与肥胖相关的基因,但由于基因变异的差异千变万化,这些基因的影响也不是一定的,比如著名的MC4R基因,虽然多数时候是导致肥胖,但也可能在发生功能获得性突变后防肥胖[2]。

为了把各种基因变异情况尽量都囊括进来,这次分析的样本量就相当大,研究者们对英国生物库(UK Biobank)等三个大型队列,共64.5万欧洲/美洲世系的参与者做了全外显子组测序,用另一只奇点糕的感叹,那就是“好有钱啊

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根据测序结果和参与者的体重情况,研究者们再进行外显子组测序层面的Meta分析,总共发现了16个与BMI有显著关联的基因,其中MC4R等4个基因,是已知与肥胖有关的。

GPR75不仅是未知基因之一,还编码在大脑和中枢神经系统其它部位,特异性表达的G蛋白偶联受体,分布部位中就包括对能量代谢调节有重要影响的下丘脑。所以研究者们才把它挑了出来,进行多重验证。

首先是对GPR75基因预测功能缺失变异(pLOF)者的体重分析,从下面这张图可以看出,这些人体重正常的比例,要明显比其它参与者更高,比MC4R基因pLOF人群更是高得多。

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一般受试者的超重/肥胖比例真够高的

进一步分析显示,GPR75基因对体重的影响,与邻近基因没有关联,而且真正有意义的可能是所谓的“蛋白截断突变”(protein-truncating),存在这种变异的参与者GPR75蛋白完全失去功能,与BMI下降的关系也最明显。

而在小鼠实验中,不敲除GPR75基因的小鼠,被喂食14周体重就会翻倍,而敲除一个GPR75等位基因,小鼠的体重就少上涨25%,两个都敲掉则会少上涨44%,糖耐量受损也相对较轻。

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与不敲除基因的小鼠相比,敲除一个(HET)或两个(KO)等位基因,能够让小鼠少胖一点

有这么明显的效果,不研发药物可太浪费了。再生元公司已经表示,正在尝试用单抗类药物、小分子抑制剂或者基因沉默(gene silencing)的途径抑制GPR75,以发挥治疗作用,而研究中发现的其它基因价值就相对有限了。

用研究通讯作者Luca Lotta的话说,像GPR75一样的治疗靶点,就像是藏在人体基因组里的“金矿”,《科学》同期刊发的评论文章,也认为类似的探索很有前途,当然啦,这样的研究也得真金白银砸下去才行。

参考资料:

1.Akbari P, Gilani A, Sosina O, et al. Sequencing of 640,000 exomes identifies GPR75 variants associated with protection from obesity[J]. Science, 2021, 373(6550): eabf8683.

2.Lotta L A, Mokrosiński J, de Oliveira E M, et al. Human gain-of-function MC4R variants show signaling bias and protect against obesity[J]. Cell, 2019, 177(3): 597-607. e9.

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本文作者 | 谭硕

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