烟酒瘾能遗传？科学家用上百万份大数据发现大量基因变异位点

2019年1月，国际学术期刊《自然》（Nature）子刊《自然•遗传学》（Nature Genetics）发表了宾夕法尼亚州立大学刘大江教授和明尼苏达大学Scott Vrieze教授合作率领的研究团队的关于成瘾基因研究的最新突破性进展：通过分析将近120万人群的数据找到了400多个与成瘾相关的基因位点。

刘大江在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）采访时表示，团队从2013年便开始进行实验的设计、数据的采集，整个项目历时5年。“随着遗传研究的发展，科学家发现，不仅大部分疾病和表型是可遗传的，一些生活习惯，比如早睡早起也被证实和遗传相关。这说明遗传因素在医学和社会学研究中扮演着越来越举足轻重的角色。”

对于吸烟和饮酒成瘾来说，此前已被证实是一个十分复杂的由遗传基因和环境共同影响的疾病。但总体而言，关于基因对烟酒成瘾的影响目前仍知之甚少，甚至于在回答类似“遗传因素在重度吸烟行为中起到多大的作用”这样的基础问题，长久以来也缺少具有说服力的答案。

刘大江表示，“当前遗传学非常重要的一个领域便是探索和阐述这些疾病和复杂表型中遗传因素的作用，以更好的对高风险人群进行干预。”

该研究由GSCAN (GWAS and Sequencing Consortiumof Alcohol and Nicotine use)设计和实施。GSCAN是一个国际遗传协会元分析联盟，旨在在对数以百万计的个体进行的数十项研究中收集基因关联性的新发现。

该项研究的数据来源包括大的公共生物样本库（biobanks）、已发布的流行病研究，以及类似23andMe公司这样的个人基因检测巨头。“所有的数据都经过供体知情同意，并匿名化处理，这是迄今为止规模最大的相关研究。”刘大江称。

刘大江同时认为，这项研究也得益于快速且廉价的基因测序技术，使得团队有可能通过大数据分析甄别出导致人类成瘾的基因。

类似吸烟成瘾这样的复杂表型，受到多个基因共同调节影响，因此单个位点或基因的影响很难检测到。这也是长久以来该领域一直难以突破的原因，即使是万人或者十万人级别的队列，也难以捕捉到足够的信号来分析这些基因的影响。“样本规模提升的最直接好处就是可以大幅度提高检测的效力。”

刘大江课题组和合作者一起分析了多个与吸烟和饮酒有关的表型。例如首次吸烟年龄、日吸烟量和是否戒烟，并将它们与生活事件（例如受教育年限）、身体指标（例如心率和胆固醇含量）和疾病（例如阿尔兹海默症和癌症）进行交叉分析比较。

通过运用创新的计算方法，研究团队发现了400多个与吸烟和饮酒成瘾相关基因位点，而之前相关的位点则不超过15个。“这些基因的发现必定将对未来关于烟、酒或药物使用的更加深入和精准化的生物医学研究奠定基础。”刘大江表示。

研究团队还发现，与突触传递相关的基因突变很有可能在成瘾中起着关键作用。研究结果显示，与吸烟和饮酒相关的基因变异极大影响了与谷氨酸传递途径（控制突触联系强度）密切相关的多巴胺和乙酰胆碱等化学分子的功能，其中多巴胺与学习行为和奖励相关，而乙酰胆碱是存在最广泛的神经递质。

这400多个与吸烟和饮酒成瘾相关的基因位点未来如何影响烟酒成瘾者群体？

一个很直接的应用方向或许就是帮助提升对戒烟的认识和治疗。刘大江解释，目前的戒烟的成功率非常低，全美国就有很多戒烟项目，但收效甚微，很多临床专家认为目前很多参与戒烟项目的患者中，大部分其实需要药物辅助，但由于缺乏遗传或者临床证据，使得他们无法得到所需的治疗，医生仅仅只是提供一些口头上的指导。“而伴随着遗传研究的深入，我相信可以极大的帮助到他们。”

此外，百万人级别的遗传分析，对于计算能力和统计分析，都是极大的挑战；与此同时，类似的大规模研究也将是越来多。“我们在这一研究中开发的方法和软件，相信可以并且已经在帮助遗传领域应对如此大规模的数据研究。”刘大江表示。