開展人類表型組研究有一個很重要的目的，就是要發現基因—表型—環境之間以及宏觀—微觀表型之間的關聯尤其是強關聯及其背后的機制。首張“人類表型組導航圖”發現了150余萬個強關聯，也帶來了海量的“問號”，有待科學家去進一步破解。
膚紋表型是人體外觀表型的重要組成部分。指紋是存在于手指皮膚上的凹凸紋路，因其恒定性及高遺傳性，已成為目前研究最廣泛的膚紋類型。而人類對指紋如何形成、何種基因在其中發揮了主導作用等生物學機制仍知之甚少。
為解開以上謎團，中國科學院上海營養與健康研究所汪思佳研究員團隊、愛丁堡大學丹尼斯·赫頓教授團隊和復旦大學金力院士團隊聯合國內外十余家科研機構對此展開深入研究，從定位與指紋紋路表型相關的遺傳變異入手，面向23000多例個體進行全基因組關聯掃描與多群體薈萃分析，從中識別出43個與人類指紋相關的遺傳基因座。1月7日，相關研究成果發表于《細胞》上。
肢體發育基因影響指紋的“外貌”
研究團隊經分析幾百萬遺傳位點和指紋表型之間的關系后指出，人類肢體發育相關基因在指紋表型的形成中發揮了關鍵作用。
“我們觀察到，43個與人類指紋表型相關的遺傳基因顯著富集在肢體發育與形成的相關通路，而非皮膚發育相關通路。”論文通訊作者汪思佳說，這一特征的發現令團隊欣喜不已。其中，位于染色體3q26.2區域臨近EVI1基因的變異位點與中間3枚手指，即食指、中指、無名指指紋的復合表型顯著相關，從而為20世紀初就被發現的“中間三枚手指指紋高度相關”這一現象提供了表型組學和遺傳學解釋。
不止于此，基于小鼠動物模型和人胚胎組織的實驗觀察，研究團隊發現，人類胎兒從肢體發育到膚紋形成的系列過程中，支持EVI1基因發揮塑造四肢和手指作用的，正是表達于肢體發育期的間充質細胞，而非皮膚發育期的上皮細胞。這進一步與研究結論相印合：指紋相關基因通過調控肢體發育來影響指紋的“樣貌”。
通過多表型關聯分析，該研究也發現指紋“樣貌”與手指長度比例間的緊密相關性，兩者有相同遺傳基礎。如小指相對越長，掌長相對越短，雙手斗形花紋越多;而食指遠端指節相對越長，斗形花紋則越少。
“通過這項研究，我們揭示了影響指紋‘外貌’形成的是一系列肢體發育相關的重要基因，這些基因在人體發育中往往起著重要的‘一因多效’作用。”汪思佳說，肢體發育基因是指紋表型的內在影響因素。
繪出全球首張“人類表型組導航圖”
順著這一思路，該項研究為膚紋與人體其他表型與疾病的關聯研究提供了重要理論基礎，有望打通宏觀與微觀表型的聯系與作用機制。“目前，科學界已經發現不同的膚紋表型與許多先天遺傳性疾病之間的關聯，比如唐氏綜合征患者可能會有斷掌、足拇趾弓狀球紋等特征。”汪思佳說，他們團隊正和復旦大學附屬兒科醫院等醫療機構合作，希望將相關研究成果盡早運用在新生兒先天性疾病的早期篩查中，實現早診斷、早治療。
開展人類表型組研究有一個很重要的目的，就是要發現基因—表型—環境之間以及宏觀—微觀表型之間的關聯尤其是強關聯及其背后的機制。據悉，中外科學家正合作推進人類表型組大科學計劃。正在張江平臺開展的上海自然人群健康表型核心隊列研究，將對相當規模的志愿者群體盡可能多、盡可能全地采集表型數據，進而發現并解析表型之間的強關聯，尤其是那些與人類健康息息相關的表型間的強關聯，最終形成一張由各種強關聯組成的“導航圖”，為未來的生命健康研究提供新的指引和方向。
目前，通過對800余人、每人測量近3萬個表型的隊列研究，聯合團隊已經初步繪制了全球首張“人類表型組導航圖”，發現了150余萬個強關聯，其中跨尺度強關聯占39%，大部分是科學界首次發現。“這張‘導航圖’，為我們帶來了海量的‘問號’，正等待科學家去進一步研究、破解，這也是我們下一步的重要工作之一。”論文共同通訊作者、中國科學院院士、復旦大學教授金力說道。(岑 盼 本報記者 王春)
