復(fù)旦大學(xué)、中科院團(tuán)隊(duì)揭示東亞面部獨(dú)特性遺傳進(jìn)化機(jī)制

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 任朝霞）4月7日，中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所汪思佳研究員團(tuán)隊(duì)和中科院院士、復(fù)旦大學(xué)金力教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)取得的最新研究成果以《構(gòu)成東亞和歐洲人群面部形態(tài)差異的遺傳變異》為題發(fā)表于《自然·遺傳學(xué)》雜志，該成果從遺傳與進(jìn)化的角度，解析了人類頭面部表型差異熱點(diǎn)規(guī)律，揭示了部分東亞獨(dú)特面部形態(tài)的遺傳作用機(jī)制，也定位出了造成歐亞面部差異的遺傳因素。

研究人員基于近10,000例3D人臉圖像，首先構(gòu)建了一套結(jié)合解剖學(xué)信息的面部分割方法。將面部區(qū)域聚合為10塊主要結(jié)構(gòu)，分別為額頭、眉弓、眼睛、顳部、顴部、鼻部、面頰、嘴上、嘴下以及下頜。這樣獲取的分割后面部表型能完美對(duì)應(yīng)到解剖學(xué)位置，為后續(xù)開(kāi)展遺傳學(xué)解析奠定了基礎(chǔ)。

人類頭面部形態(tài)具有很高的遺傳度，人群間的面部差異究竟受到何種遺傳機(jī)制調(diào)控？利用多變量典型相關(guān)分析，研究者定位了244個(gè)影響東亞群體頭面部形態(tài)的遺傳變異，證實(shí)面部特征作為典型的復(fù)雜性狀由多基因共同影響。通過(guò)與歐洲團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)亞歐差異信號(hào)可能是功能同質(zhì)，因頻率變化而造成的。

研究還發(fā)現(xiàn)頭面部相關(guān)基因主要富集在胚胎發(fā)育后期調(diào)控基因的增強(qiáng)子中，參與骨骼系統(tǒng)發(fā)育、區(qū)域化模式調(diào)控以及組織生成等功能。全表型組關(guān)聯(lián)分析（PheWAS）則發(fā)現(xiàn)，影響面部形態(tài)的相關(guān)遺傳位點(diǎn)也影響著體成分、體質(zhì)和毛發(fā)等其他人體表型特征。

值得一提的是，本研究發(fā)現(xiàn)，面部形態(tài)表型相關(guān)的位點(diǎn)rs6843082與房顫風(fēng)險(xiǎn)存在顯著關(guān)聯(lián)，相關(guān)位點(diǎn)曾被報(bào)道可能影響心源性栓塞性中風(fēng)和缺血性中風(fēng)，這提示我們——面部特征表型可能與心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)存在關(guān)聯(lián)。

為了挖掘亞歐人群的關(guān)鍵面部差異的遺傳基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)首次將多基因評(píng)分（Polygenic Score，PGS）的方法推廣到復(fù)雜形狀表型上，創(chuàng)新性地提出了多基因形狀分析（Polygenic Shape Analysis，PSA）方法，為面部形態(tài)的模擬提供了可視化基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)歐亞不同人群的真實(shí)面部形態(tài)差異與利用PSA模擬的由遺傳因素影響的歐亞特征一致性很高，進(jìn)而定位了13個(gè)影響東亞特有面部特征相關(guān)的遺傳因素。

這項(xiàng)研究利用了多種自然選擇分析方法，首次從遺傳角度挖掘了面部受到選擇的熱點(diǎn)區(qū)域，發(fā)現(xiàn)歐亞鼻部差異很可能由于在歐洲受到適應(yīng)性選擇，在東亞受到遺傳漂變導(dǎo)致。這一結(jié)論揭示了自然選擇導(dǎo)致不同群體面部鼻子形狀產(chǎn)生差異的機(jī)制，同時(shí)，提示研究者下一步可以結(jié)合古DNA及氣候數(shù)據(jù)開(kāi)展分析，將古人鼻部與眉弓形態(tài)的進(jìn)化與氣候變化構(gòu)建關(guān)聯(lián)，為東亞人群體質(zhì)表型的復(fù)雜性和多樣性演化機(jī)制提供了新思路。

金力表示，本項(xiàng)成果是在人類表型組計(jì)劃推進(jìn)過(guò)程中，以表型組學(xué)理念、范式和方法開(kāi)展生命科學(xué)研究的又一次成功嘗試。首次闡明了不同人群面部表型差異的潛在遺傳基礎(chǔ)，大大拓展了東亞面部表型遺傳學(xué)的知識(shí)，對(duì)人類自身的認(rèn)識(shí)具有重大意義。

復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院博士后張曼菲、復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后吳思杰、中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所博士生杜思源、復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院博士后錢(qián)微為該論文共同第一作者，汪思佳研究員、李嘉睿博士和金力院士為該論文的共同通訊作者。本研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、上海市級(jí)科技重大專項(xiàng)“國(guó)際人類表型組計(jì)劃（一期）”、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目、國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)、CAMS醫(yī)學(xué)科學(xué)創(chuàng)新基金項(xiàng)目的共同資助。

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研究成果圖示（受訪對(duì)象提供）