慢性阻塞性肺疾病(COPD)和肺癌是两种常见的肺部疾病。COPD特征为持续存在的气流受限,目前排全世界死亡原因的第三位。肺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一,发病率和死亡率快速增长,是一种严重威胁人类健康和生命的疾病。多项研究表明,在C OPD和肺癌的发生中,遗传因素起着重要的作用。因此,研究COPD.肺癌疾病发生相关的基因与致病位点的致病机制,对于这两种疾病的预防和治疗有着重要意义。为寻找与这两种肺部疾病相关的变异,科学界开展了多项全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS),大大深化了人类对于其发病机理的认识,但也存在一些问题仍待解决。首先,GWAS发现的只是遗传标记,而非真实的致病位点。其次,GWAS无法解释这些突变的致病机理。等位基因差异表达(allele-specific expression,ASE)作为一种特殊的遗传学现象,成为一种筛选功能性突变的新手段。这种方法,由于(1)可以消除组织生理状态等因素的影响,极为准确和灵敏；(2)对样本数量要求不高；(3)检测手段简单可靠、成本低、耗时短;(4)受调控目标基因明确；(5)可大大缩小搜索功能性位点的范围,提高研究效率,因此被多位研究人员使用,进行功能性突变的确定和机理研究。完成的内容以及结论：本研究收集前期肺部疾病GWAS研究的阳性结果,从中挑选45个编码区突变,使用SNaPshot对其ASE进行检测,发现8个位点存在ASE现象,其中最显著的分别是与COPD疾病相关的P2RX7基因位点rs3751143、PSORS1C1基因位点rs1265093以及与肺癌相关的CHRNA3 基因位点rs1051730这三个位点,表明与其连锁的突变可调控这些基因表达。通过质粒载体构建、突变生成、双荧光素酶报告基因等功能基因组学手段确定了19个功能突变。然后通过染色质免疫共沉淀、染色质构象捕获确定了rs11615997与rs115664826位点通过改变POU2F1转录因子结合分别调控P2RX7和PSORS1C1基因的表达,影响COPD的易感性。研究的意义：本研究有助于阐明这些肺部疾病相关基因的表达调控机制,为系统地了解疾病机理奠定基础。同时,通过小分子化合物阻断关键蛋白质作用,是癌症化疗的主要手段。因此,对于相关致病基因的确定,可为癌症药物设计和治疗提供新的靶标。其次,本研究可为综合应用ASE和功能基因组学手段,研究其他疾病相关基因的表达调控、鉴别人类基因组功能性区域提供一个良好的范例。此外,考虑到基因的多效性,本研究对于所涉及基因相关的其他疾病,可能亦有非常重要的参考价值。论文解决的主要问题：COPD与肺癌的遗传机制。论文的创新点：常见的基于GWAS的功能基因组学研究,多基于大样本的精细定位进行。本研究基于少量样本的ASE开展,以快速确定可调控基因表达的致病突变的存在,避免了统计学方法可能产生的假阳性,进而开展详尽功能基因组学分析,大大节约了时间以及相关人力物力,是本研究的主要创新之处。