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【背景】随着社会经济的快速发展和居民生活方式的巨大改变,我国儿童超重及肥胖患病率呈现快速增长的趋势。肥胖不仅本身是一种疾病,它还会对儿童的心血管系统、内分泌系统、呼吸系统以及生长发育等产生影响。肥胖的流行受遗传、环境和社会文化等多种因素的共同影响,但在既定环境下遗传因素对于肥胖的发生起着至关重要的作用。研究发现,父母双方都超重或肥胖、仅父亲一方超重或肥胖、仅母亲一方超重或肥胖的儿童发生超重或肥胖的危险分别是父母双方都是正常体重的儿童的4.0倍、3.1倍和2.7倍。关联研究在发现与肥胖易感性相关的等位基因方面具有重要作用。2007年Frayling等人首次发现与体重指数（body mass index,BMI）存在关联的FTO基因,引发了肥胖全基因组关联研究（genome wide association study,GWAS）的热潮。近几年,二代测序技术发展迅速,利用它可以更全面了解个体的遗传变异信息,研究与复杂性状最显著关联的或致病性的基因位点,及一些新的功能性罕见变异或结构变异,显著提高研究复杂疾病遗传易感标记的效率。肥胖具有明显的遗传异质性、表型复杂性及种族差异性等特征。目前有关中国儿童的肥胖遗传易感性研究,多是重复验证性研究,即验证国外人群发现的遗传易感位点在中国儿童中是否有遗传效应,还没有经过测序发现中国儿童肥胖新的遗传易感位点的报道。为寻找中国儿童肥胖表型的遗传易感标记,本研究采用两阶段病例-对照研究设计:第一阶段为探索性研究,对一组具有肥胖表型的儿童进行全外显子测序,筛选最可能与肥胖关联的功能性变异作为候选基因变异;第二阶段为验证性研究,在大样本的病例对照人群中,对第一阶段筛选的基因变异进行基因分型检测,分析验证这些位点与肥胖的关联性,以寻找致病性的肥胖基因位点。【目的】寻找中国儿童肥胖新的基因变异。【方法】采用两阶段病例-对照研究设计对中国儿童肥胖的功能性编码变异进行大规模系统研究。初筛阶段:病例（肥胖）组96人,对照（正产体重）组采用与病例组同性别、年龄相差1岁以内正常体重儿童1:1匹配96人,进行全外显子测序。过滤内含子、非翻译区和基因间区的变异后,共计检出92,249个变异。对这些变异进行功能注释,包括同义变异（synonymous）、非同义变异（nonsynonymous）、无义变异（stop gain）、终止密码变异（stop loss）、碱基插入/缺失（insertion/deletion）、剪切位点（splice site）和其他无法明确功能的变异。通过生物信息学分析和关联分析,最终确定48个最可能与肥胖关联的基因变异,作为第二阶段的候选变异位点;验证阶段:在2,045例肥胖儿童和3,338例非超重儿童中对48个候选变异位点进行基因分型,分析验证这些变异位点与儿童肥胖的关联。外显子测序实验:采用Roche/NimbleGen’s SeqCap EZ Human Exome Kit v3.0外显子组液相探针杂交捕获全基因组外显子,构建外显子组文库,在Illumina HiseqTM 2500高通量测序平台进行双端测序,要求测序深度达到100倍。基因分型实验:根据基因位点序列信息,设计并合成PCR反应和单碱基扩增引物,使用Sequenom高通量的基因型检测技术完成基因分型。肥胖的定义:采用国际肥胖问题工作组（international obesity task force,IOTF）关于儿童BMI分类标准评价一般性肥胖;采用体脂百分比（fat mass percentage,FMP）评价体脂性肥胖,男性FMP≥20%,女性FMP≥25%（≤14岁）或≥30%（>14岁）为肥胖;采用中国儿童青少年性别、年龄别对应的腰围第90百分位作为诊断腹型肥胖的临界点。统计分析方法:主要使用PLINK1.90、SPSS 22.0和R 3.4.3软件进行统计分析,分析方法包括χ2检验、非条件logistic回归和多元线性回归分析。BMI、FMP、体脂肪质量指数（fat mass index,FMI）、非脂肪质量指数（fat free mass index,FFMI）及血脂四项（TG、TC、HDL-C、LDL-C）与变异位点的关联用回归系数（β）和标准误（SE）表示,肥胖风险与变异位点的关联用比值比（OR）和95%可信区间（CI）表示,关联分析采用加性遗传模型。采用控制错误发现率（false discovery rate,FDR）方法校正多重检验。P<5.420×10-7（=0.05/92,249）为全基因组水平有统计学意义。【结果】1、对192人全外显子测序发现126,344个变异位点,经过筛选策略筛选肥胖关联的遗传变异,最终确定48个基因变异并进行大样本人群验证。在本研究验证人群中,48个基因变异有11个变异位点由于数据质量控制而被过滤,最后验证包括37个基因变异:17个低频变异（0.01≤MAF<0.05）和20个常见变异（MAF≥0.05）;按照功能分类,非同义变异34个,剪切位点突变3个。2、大样本人群验证,分别以BMI、FMP、FMI、FFMI及其评价的一般性肥胖和体脂性肥胖为表型进行关联分析时,发现MAP3K21基因的1个新的非同义编码变异rs189326455-C与儿童BMI(β=-2.22,P=8.916×10-8)和肥胖(OR=0.26,95%CI:0.17-0.42,P=9.605×10-9)均具有全基因组水平负向关联。同时发现ATP1A4基因的1个新的非同义编码变异rs79938119-G与儿童肥胖的关联经多重检验后仍具有统计学意义（OR=0.71,95%CI:0.58-0.87,P=0.001）。此外经性别分层分析发现,EMILIN2基因上1个新的非同义编码变异rs56288451-T与男童BMI（β=-0.79,P=0.001）和肥胖（OR=0.78,95%CI:0.66-0.91,P=0.002）存在负向关联,与女童BMI和肥胖关联未见统计学意义。3、分别以TG、TC、HDL-C、LDL-C为表型进行关联分析,发现MAP3K21基因的非同义编码变异rs189326455-C与TG具有全基因组水平负向关联(β=-0.25,P=5.990×10-11)。【结论】本研究发现1个新的非同义编码变异可能与中国儿童肥胖关联。此外,发现一般性肥胖和三酰甘油水平变化具有相同遗传基础。本研究为推动肥胖遗传易感性的研究提供一定线索。