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《自然》重磅 :发现与女性生育年龄延长相关的新基因 !180个机构筛选了1300万个基因突变 ,找到了290个与生育年限相关的遗传变异

发布日期:2021-08-09    作者:尊龙凯时·(中国区)人生就是搏!制药    

在过去的150年 ,人类的预期寿命大幅度延长 ,从45岁爆炸式增长到了85岁[1] 。


相对的女性的生育年限稳定极了 ,女性自然绝经年龄(ANM)约为50-52岁[2] ,在绝经前十年左右 ,女性自然生育能力基本消失[3] 。


但是现在社会 ,晚婚晚育的趋势越加明显 ,那些在较大年纪才开始考虑生育的女性 ,或许不得不借助辅助生殖技术才能拥有宝宝 。(当然我们也知道辅助生殖技术成功率还不尽如人意


或许我们能有什么办法延长女性的生育年龄 ?


今日 ,《自然》杂志发表了一项重磅研究[4] 。这项研究由来自全球180多个机构的学者合作完成 ,他们分析了超过20万名女性的1300余万个基因变异 ,最终找到了290个与生育年限相关的遗传变异 ,将既往认知拓宽了5倍 。


综合分析这些基因变异能有效预测女性绝经年龄 ,并且可以了解绝经时间早或晚对女性健康的影响 。


研究者还在小鼠中验证了其中两个基因 ,发现每个基因变异都能够使小鼠的生育年限延长25% 。


卵巢细胞


我们知道 ,女性一生中能够拥有的卵子数量,在出生之前就已经决定好了 。这些卵母细胞随着机体的成长逐渐成熟 、排放 。当卵子接近消耗殆尽 ,绝经期就会到来 ,而远在这之前 ,自然生育能力已经开始降低了 。


绝经一般发生在47-52岁[5] ,但大约有4%的女性在45岁之前绝经 ,原发性卵巢功能不全(POI)更是有可能导致40岁之前绝经[6] 。为什么会有这么大的差异呢 ?


今天要介绍的这项重磅研究 ,就试图从遗传的角度 ,寻找答案 。


研究者们的第一组分析包括了201323名欧洲女性的数据 ,其中一半来自英国生物银行 。全基因组阵列数据中次要等位基因频率(MAF)≥0.1%的基因变异约有1310万个 。


从这么海量的数据中 ,研究者筛选得到了290个统计上与自然绝经年龄独立相关的基因变异 ,包括6个此前从未报告的来自X染色体的信号 。


此前已知的与生育年限相关的基因只有56个[7] ,因此这是一次对既有认知的5倍拓宽 。


筛选到的相关基因 ,蓝色为此前从未发现的


这些基因们的作用差异很大 ,单个变异对绝经年龄的影响从3.5周到74周不等 。


研究者还在另外两组独立队列中进行了验证 ,一组来自294828名女性 ,一组来自78317名东亚女性 ,分析结果基本一致.


不过当然了 ,在欧洲血统和亚洲血统之间 ,的确也存在基因效应大小和等位基因频率的异质性差异 。比如说在ENTPD1这个基因座上 ,rs1889921的效应东亚队列是欧洲队列的三倍 ,而rs7087644东亚队列只有欧洲队列的一半 。


总的来说 ,遗传变异能够解释约10-12%的自然绝经年龄的个体差异 。


研究者建立了一个多基因评分(PGS)系统 ,并在英国生物银行数据中做了测试 。多基因评分预测参与者的早期绝经年龄 ,对提前绝经和原发性卵巢功能不全(POI)的曲线下面积分别为0.65和0.64 ,倒说不上很高 。


不过相对的 ,最可靠的流行病学相关危险因素 ,吸烟状态用于预测的曲线下面积仅有0.58 ,多基因评分显著占优 。


值得关注的是 ,多基因评分分数前1%的女性 ,也就是那些预测绝经年龄较早的女性 ,她们POI的风险是评分中位女性的4.71倍 ,与最主要的POI单基因变异FMR1突变携带者相当[2] ,但后者在人群中的比例只有约1:250 。


多基因评分与自然绝经年龄


那么对绝经年龄影响最显著的基因是什么呢?


分析结果显示 ,最显著的是BRCA2和CHEK2变异 ,携带两者的女性自然绝经年龄分别提前了1.54年和推迟了3.49年 ;其次是BRCA1变异 ,携带者自然绝经年龄提前了2.63年 。


大家都颇为熟悉的BRCA不提 ,CHEK2是一种细胞周期检查点基因 ,对DNA修复功能有重要作用 。这下有个明确的指向了——DNA损伤反应(DDR) 。


其实此前DNA损伤反应与绝经之间的关系就有一些研究了 。由于年龄的增长 ,DNA修复机制受损 ,DNA损伤逐渐积累 ,卵母细胞会因DNA损伤被清除,吸烟 、喝酒等与绝经有关的外部因素也与引发DNA损伤存在关系。


因此 ,研究者在小鼠中测试了CHEK1和CHEK2两种与DNA损伤反应有关的基因 。前者参与DNA损伤修复 ,后者则在清除DNA损伤细胞中发挥作用[8] 。


敲除CHEK2基因 ,小鼠卵巢衰老减缓了 。正常小鼠在13.5月龄生殖功能已经开始衰弱,但敲除小鼠的生殖功能持续时间更长 ,对促性腺激素的反应也更强 。


过表达CHEK1基因,小鼠卵巢中的卵母细胞数量显著增加 ,生成的卵子功能也很正常 ,可以受精并发育成有正常生殖能力的后代 。


简单来说 ,CHEK1和CHEK2两个基因 ,任一改变都能够延长小鼠生殖寿命约25%[9] 。不过这也要考虑到小鼠的生殖生理与人类差别还是挺大的 ,至少小鼠就不会绝经 。


CHEK1和CHEK2与生殖年限有关


最后 ,研究者还分析了绝经早晚与疾病之间的关系 。


与之前的研究一致[10,11] ,自然绝经年龄每延迟1年 ,都会增加激素依赖性癌症的风险 ,例如子宫内膜癌风险升高5% ,雌激素受体阳性乳腺癌风险升高3.8% ,与流行病学数据一致 。


而遗传介导的自然绝经年龄延迟对骨骼健康相对有益 ,也能够降低2型糖尿病的风险 。在心血管疾病 、阿尔茨海默病 、血脂 、体重或寿命等方面 ,则没有影响 。


论文作者在报道中表示 ,这项研究成果有助于发现更多与绝经相关的遗传原因 ,或许可以帮助那些想要生育的女性规划比较合适的生育时间 。


参考资料 :

[1] Christensen, K., Doblhammer, G., Rau, R. & Vaupel, J. W. Ageing populations: the challenges ahead. Lancet 374, 1196–1208 (2009).


[2] InterLACE Study Team. Variations in reproductive events across life: a pooled analysis of data from 505 147 women across 10 countries. Hum. Reprod. 34, 881–893 (2019).


[3] Murray, A. et al. Population-based estimates of the prevalsence of FMR1 expansion mutations in women with early menopause and primary ovarian insufficiency. Genet. Med. 16, 19–24 (2014).


[4] https://www.nature.com/articles/s41586-021-03779-7


[5] Schoenaker, D. A. M., Jackson, C. A., Rowlands, J. V. & Mishra, G. D. Int. J. Epidemiol. 43, 1542–1562 (2014).


[6] Golezar, S., Ramezani Tehrani, F., Khazaei, S., Ebadi, A. & Keshavarz, Z. Climacteric 22, 403–411 (2019).


[7] Day, F. R. et al. Large-scale genomic analyses link reproductive aging to hypothalamic signaling, breast cancer susceptibility and BRCA1-mediated DNA repair. Nat. Genet. 47, 1294–1303 (2015).


[8] Bolcun-Filas, E., Rinaldi, V. D., White, M. E. & Schimenti, J. C. Science 343, 533–536 (2014).


[9] https://www.exeter.ac.uk/news/homepage/title_870643_en.html


[10] Collaborative Group on Hormonal Factors in Breast Cancer. Type and timing of menopausal hormone therapy and breast cancer risk: individual participant metaanalysis of the worldwide epidemiological evidence. Lancet 394, 1159–1168 (2019).


[11] Day, F. R. et al. Large-scale genomic analyses link reproductive aging to hypothalamic signaling, breast cancer susceptibility and BRCA1-mediated DNA repair. Nat. Genet. 47, 1294–1303 (2015).