SNCA与APOE在突触核蛋白病中缺乏上位性相互作用的遗传学证据

《Brain Communications》：Lack of epistatic interaction of SNCA with APOE in synucleinopathies

　　本研究针对SNCA与APOE在α-突触核蛋白病理中可能存在的相互作用机制，通过大样本遗传学分析发现，在帕金森病(PD)、路易体痴呆(DLB)和特发性快速眼动睡眠行为障碍(iRBD)患者中，SNCA基因座与APOE基因座之间不存在显著的遗传交互作用。这一发现为理解突触核蛋白病的发病机制提供了重要遗传学依据。

　　

在神经退行性疾病研究领域，突触核蛋白病（synucleinopathies）是一组以α-突触核蛋白（alpha-synuclein）异常聚集为特征的疾病，包括帕金森病（Parkinson's disease, PD）、路易体痴呆（Dementia with Lewy Bodies, DLB）和特发性快速眼动睡眠行为障碍（idiopathic REM Sleep Behavior Disorder, iRBD）。这些疾病虽然临床表现各异，但共享着共同的病理基础——大脑中路易体（Lewy bodies）和路易神经突（Lewy neurites）的形成。

近年来，两个引人注目的研究发现提出了一个有趣的假设：载脂蛋白E（apolipoprotein E, APOE）的ε4等位基因（APOEε4）可能通过促进α-突触核蛋白的病理积累，在突触核蛋白病中发挥作用。这一发现在小鼠模型中得到验证，显示APOEε4基因型与α-突触核蛋白病理增加相关，且独立于β-淀粉样蛋白（amyloid-β, Aβ）沉积。然而，这些蛋白水平的相互作用是否在遗传水平有所体现，即SNCA基因（编码α-突触核蛋白）与APOE基因之间是否存在遗传上的相互作用（上位性，epistasis），仍是一个悬而未决的问题。

SNCA基因区域的遗传变异已被全基因组关联研究（Genome-Wide Association Study, GWAS）证实与PD、DLB和iRBD的风险显著相关。有趣的是，虽然SNCA与所有突触核蛋白病都相关，但APOE仅被确认为DLB的遗传风险因素，而对PD的风险没有影响。这种差异使得探究两个基因间的相互作用变得更加复杂而重要。如果蛋白水平的相互作用确实存在，那么理论上应该在遗传水平上找到相应的证据。

为了解答这一科学问题，由麦吉尔大学蒙特利尔神经学研究所的Ziv Gan-Or教授领导的国际研究团队，在《Brain Communications》上发表了题为"Lack of epistatic interaction of SNCA with APOE in synucleinopathies"的研究论文。该研究通过对大规模人群的遗传数据分析，系统地探索了SNCA与APOE在三种突触核蛋白病中的遗传相互作用。

研究人员整合了来自国际帕金森病基因组学联盟（International Parkinson's Disease Genomics Consortium, IPDGC）和其他多个来源的遗传数据，共包括8,855例患者（5,229例PD、2,610例DLB和1,055例iRBD）和11,067例对照。他们采用多种统计方法，包括逻辑回归交互模型和基于模型的多因子降维法（Model-based Multifactor Dimensionality Reduction, MB-MDR），对SNCA和APOE基因区域的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs）进行了全面分析。

关键技术方法

研究团队利用现有的GWAS数据集，对SNCA（染色体4：89,500,345-90,038,324）和APOE（染色体19：44,705,791-45,109,393）基因区域及其侧翼200kb范围内的遗传变异进行分析。通过密歇根大学Imputation Server和Haplotype Reference Consortium参考面板进行基因型填充，仅保留R² > 0.30的高质量基因型。采用PLINK进行质量控制，包括去除重复样本、基于变异缺失率(<0.05)、基因组亲缘关系(>0.125)和哈迪-温伯格平衡(p > 1 × 10^-4)的过滤。统计分析采用逻辑回归控制年龄、性别和祖先成分，并使用MB-MDR v4.4.1软件检测SNP×SNP和SNP×SNP×SNP交互作用。

研究结果

SNP-单倍型交互作用分析未见显著关联

研究首先聚焦于每种疾病中与SNCA最相关的顶级SNPs（PD：rs356182和rs2870004；DLB：rs7681440和rs7680557；iRBD：rs2870004）与APOE单倍型之间的交互作用。通过逻辑回归分析，控制年龄、性别和祖先成分后，在所有三种疾病队列中均未发现显著的SNP-单倍型交互作用（所有p值 > 0.05）。

全基因区域SNP×SNP交互作用分析

为全面探索可能的遗传交互作用，研究人员将分析范围扩展到SNCA和APOE整个编码区及侧翼200kb范围内的所有SNPs。经过连锁不平衡（linkage disequilibrium, LD）修剪（r² > 0.5）后，PD队列保留316个SNPs，DLB队列保留421个SNPs，iRBD队列保留198个SNPs。采用PLINK的回归方法进行SNP×SNP交互作用分析，经过Bonferroni多重检验校正后，未发现任何与突触核蛋白病显著相关的交互作用。

多因子降维分析确认无显著交互作用

作为最终筛查策略，研究团队应用MB-MDR方法检测SNP×SNP和SNP×SNP×SNP三级交互作用。这种方法是专门为检测复杂疾病中的基因-基因交互作用而设计，能够通过置换策略（permutation-based strategy）控制家族wise错误率（family-wise error rate）在α=5%水平。分析结果显示，在所有三个疾病队列中，经过多重检验校正后，均未发现显著的遗传交互作用。

讨论与结论

这项大规模遗传学研究得出了一个明确的结论：在PD、DLB和iRBD中，SNCA与APOE之间不存在显著的遗传上位性相互作用。这一发现具有重要的科学意义，它表明尽管在实验模型中观察到APOE对α-突触核蛋白病理的影响，但这种相互作用可能不是通过影响疾病易感性的遗传机制介导的。

研究结果提示，APOE与SNCA在蛋白水平的相互作用可能通过其他机制实现，如转录调控因子表达、翻译后修饰、蛋白-蛋白直接相互作用或环境因素等。这与先前的一些研究发现相呼应，特别是那些表明APOE ε4仅在与显著阿尔茨海默病病理共存的DLB病例中相关的报道。

研究的局限性包括缺乏病理确认的亚组分析能力，无法区分纯突触核蛋白病理与混合病理（如同时存在α-突触核蛋白和Aβ病理）的患者群体。此外，最近的研究发现GBA rs2230288与无AD病理的DLB特异性相关，提示不同的疾病亚型可能由 distinct 的遗传组合驱动，这值得在未来更大样本的研究中进一步探索。

总之，这项研究通过对三种主要突触核蛋白病的大规模遗传分析，为理解SNCA和APOE在疾病中的作用提供了重要证据。虽然否定了遗传水平的上位性相互作用，但为后续研究指明了方向——需要从蛋白相互作用、调控机制和疾病亚型等角度进一步探索APOE对α-突触核蛋白病理的影响机制。这些发现对于开发针对突触核蛋白病的精准治疗策略具有重要的指导意义。