指紋圖譜基因的分析可用於研究疾病的早期識別。

分析指紋圖案基因可以研究疾病的早期識別，關於指紋有很多奧秘。最近在國內發現，與肢體發育相關的基因在指紋圖譜的形成中起著關鍵作用，指紋圖譜基因的分析可用於研究疾病的早期識別。

指紋圖譜基因的分析可用於研究疾病的早期識別。1說到指紋，妳會想到什麽？是刑偵電影裏的取指紋場景，還是妳媽小時候的“水桶”“簸箕”？關於指紋有很多謎團。但長期以來，人們對指紋形成的生物學機制知之甚少。

為了解開這個謎團，中國科學院上海營養與健康研究所王思佳研究員團隊、愛丁堡大學丹尼斯·赫頓教授團隊、中國科學院院士、復旦大學李晶教授團隊等國內外十余家科研機構對此進行了深入研究。在分析了近百萬個基因位點與指紋圖譜的關系後，他們發現與肢體發育相關的基因在指紋圖譜的形成中起著關鍵作用，這有望為通過皮紋表型早期識別和篩查特定疾病提供新思路。

北京時間2022年10月7日65438，相關研究成果發表在國際權威學術期刊《細胞》上。

小指越長，手掌越短，水桶圖案越多。

“亞洲人的指紋圖案，鬥型，少筐型。除了這兩種，還有壹種弓型。”王思佳說，指紋圖案是在胚胎發育的早期形成的，這種類型終生不變。

鬥式(左)和簸箕式。黃海華攝

研究人員對超過23000名個體進行了最大規模的指紋模式全基因組關聯研究，確定了43個與人類指紋模式相關的基因座。

令人驚訝的是，雖然指紋在皮膚上，但這些基因卻大量出現在與肢體發育功能相關的通路中，而不是皮膚發育相關的通路中。

基於對小鼠動物模型和人類胚胎組織的實驗觀察，團隊發現支持EVI1基因在塑造肢體和手指中發揮作用的是肢體發育中表達的間充質細胞，而不是皮膚發育中的上皮細胞。這進壹步證實了指紋相關基因通過調節肢體發育來影響指紋圖案的形成。

該研究還發現，指紋圖案和手指長度比例之間存在密切的相關性。比如小指越長，掌長越短，水桶紋就越多。然而，食指的遠端指關節(指紋形成的地方)越長，水桶圖案就越少。

皮紋表型可以幫助篩選唐氏綜合征。

此前科學界已發現不同皮紋表現型與多種先天性遺傳病的關系。例如，唐氏綜合征患者可能會出現斷掌和腳趾上出現拱形球紋等特征。再比如，20世紀60年代，發現白血病患者身上有很多桶狀的指紋圖案。雖然這不是壹個預測模型，但是沒有人知道背後的原因。

這項研究為指紋圖案與疾病健康的關系提供了重要的理論依據，使未來通過看手來認識疾病成為可能。

論文第壹作者王思佳(左三)、李進喜(左二)等研究人員在討論。閆心如攝

“我們之前已經獲得了‘唐氏綜合征皮紋輔助篩查’的發明專利，這也是首個基於皮紋表現型的唐氏綜合征輔助篩查系統。”王思佳介紹，團隊正在與復旦大學附屬兒科醫院等醫療機構合作，希望盡快將相關研究成果應用於新生兒先天性疾病的早期篩查，實現早診斷早治療。

論文第壹作者、復旦大學生命科學學院教授張海國說，過去指紋采集是用墨水，研究團隊自主研發了電子指紋采集器。

“導航圖”帶來了大量的“問號”

“這是人類表型群體研究的經典案例，意義重大。”論文作者、人類表型組大科學計劃首席科學家李晶認為，這壹成果不僅首次發現了指紋模式與肢體表型之間的強相關性，闡明了指紋背後的基因，同時表明“人類表型”的研究思路是有效的，是研究策略的突破和研究範式的建立。

如果基因是內部密碼，那麽基因與環境相互作用的表現型就是密碼的外部表達。所謂人類表型群，就是人體所有生物特征的集合。

“為什麽每個人的指紋都不壹樣，為什麽考拉熊的指紋和人非常相似...這些有趣的問題需要逐壹探究。”論文第壹作者、復旦大學人類表型研究所博士後李進喜說。

復旦大學聯合國內外機構，正在大力推進人類表型組大科學項目，該項目將從相當數量的誌願者中收集表型數據，然後發現和分析表型之間的強關聯，特別是科學家們沒有註意到的與人類健康密切相關的表型，最終形成由各種強關聯組成的“導航圖”，為未來的生命健康研究提供新的指導和方向。

目前，基於復旦大學800多人的隊列研究，每個人測量了近3萬個表型，來自不同機構的中國科學家團隊已經初步繪制了全球首個“人類表型導航圖”，發現了超過1.5萬個強關聯，其中39%為跨域強關聯，大部分為科學界首次發現。

“要成為具有全球影響力的創新之源，上海不僅應該解決科學問題，還應該首先提出新的科學問題。這張‘導航圖’帶來了數量巨大的‘問號’，正等待科學家去研究和破解。這也是我們下壹步的重要任務之壹。”李晶說。

指紋圖譜基因分析可用於研究疾病的早期識別。2指紋是每個人都有的皮膚特征，但它和我們的身體發育和健康有關系嗎？近日，由復旦大學和中國科學院上海營養與健康研究所牽頭的壹項研究首次揭示了這壹奧秘，並證實了人類指紋與肢體發育之間存在高度的遺傳相關性。這壹重要成果於今日(65438+10月7日)發表在國際頂級生物學期刊《細胞雜誌》2022年第壹期上。

長期以來，人們普遍認為指紋只是與皮膚相關的壹種遺傳特征。2018年，中國啟動“人類表型組”國際科學計劃，對人類各種生命特征進行更深入的基因研究。復旦大學和中科院相關團隊，聯合國內外十余家科研機構，采集了多民族的指紋圖譜，分析了近百萬個基因位點，最終證實了肢體發育相關基因在指紋圖譜形成中起主導作用。

復旦大學博士後李進喜:最後篩選出與指紋發育相關的位點有43個，實際上有上千個位點。其實壹下子發現這麽多我們還是很驚訝的，它們之間還是有非常強的規律性，而且還指向肢體發育。

中國科學院上海營養與健康研究所研究員王思佳:比如手指的長度，我們發現水桶紋越多的人，他們的小手指越長，這很有意思。這項研究最大的突破是，我們以前從未發現指紋圖案差異背後的基因是什麽。這是我們第壹次發現指紋的差異是由與肢體發育相關的基因引起的。

首次破解指紋的遺傳密碼，不僅是壹項理論成果，更預示著人類表型研究的長遠前景。通過對人體外部特征和遺傳基因的深入研究，在先天性疾病早期篩查、人體病變預防、職業體質選擇等領域具有重要價值。目前科研團隊已與醫療機構合作，進壹步拓展應用領域的實用化研究。

中國科學院上海營養與健康研究所研究員王思佳:以唐氏綜合征為例。孩子出生後，我可以得到他的指紋特征，我可以以98%的準確率判斷這個孩子是否患有唐氏綜合征。如果是0歲發現的，幹預效果和兩歲發現的差別很大，最後可以導致能否自理的差別。

復旦大學校長、中科院院士李晶:人類表型是指人體所有生物學特征的集合。我們開展表型研究的壹個很重要的目的是發現基因表型與環境的相關機制，以及宏觀和微觀的表達，特別是科學家們尚未註意到的與人類健康密切相關的表型之間的強相關性，這也給我們的科學界帶來了數量巨大的問號，等待我們的科學家們進壹步研究和破解。

指紋圖譜基因分析可用於研究疾病的早期識別。三個人的指紋是為數不多的從出生到老年都不會改變的生命特征，也正是因為它們的恒定性和高度遺傳性，才成為目前研究最廣泛的皮紋類型。人的指紋是怎麽形成的？和疾病、人的長相有關系嗎？中國科學院上海營養與健康研究所王思佳團隊、愛丁堡大學丹尼斯·海登團隊和復旦大學金力團隊聯合國內外十余家科研機構研究發現，在指紋表型形成過程中起關鍵作用的是與人體肢體發育相關的基因，而不是皮膚基因，這有望為通過皮紋表型對特定疾病進行早期識別和篩查的研究提供新思路。

今日(65438+10月7日)零點，該成果發表在《細胞》2022年第壹期，題目為“人類指紋模式變異的肢體發育基因底層”。

這壹成果的意義不僅在於指紋基因的發現，還在於指紋與手指長度的關系。它開啟了壹種新的研究範式。

決定指紋的基因富集在與肢體起源相關的通路中，而不富集在與皮膚發育相關的通路中。

為什麽靈長類動物的指紋與人類不同，而考拉的指紋與人類相似？20世紀60年代，很多論文提出白血病患者有很多桶形指紋。它們之間有什麽關聯嗎？為什麽唐氏綜合征患者的指紋與普通人的指紋相差甚遠？……

人的指紋有三種，弓，桶，簸箕。關於指紋有很多有趣的科學問題，以及哪個基因與指紋表型密切相關，其背後的遺傳機制是什麽？

從定位與指紋模式相關的遺傳變異開始，聯合研究團隊對來自5個東亞人群和3個歐洲人群的23000多名個體進行了全基因組關聯掃描和多組分析，確定了43個與人類指紋模式相關的遺傳位點。

研究小組發現，這些基因在與肢體發育和形成相關的通路中顯著富集，而在與皮膚發育相關的通路中不富集。其中，3q26.2區域EVI1基因附近的突變位點與中指指紋的復合表型顯著相關，為上世紀初發現的“指紋模塊現象”(中指指紋高度相關)提供了表型和遺傳學解釋。

不僅如此，基於對小鼠動物模型和人類胚胎組織的實驗觀察，團隊發現，在人類胎兒組織從肢體發育到皮紋形成的過程中，支持EVI1基因發揮塑造肢體和手指作用的是肢體發育中表達的間充質細胞，而不是皮膚發育中的上皮細胞。這與研究結論進壹步壹致:指紋相關基因通過調節肢體發育影響指紋圖案的形成。

通過多表型相關分析，研究還發現指紋與手指長度比例密切相關，它們具有相同的遺傳基礎。比如小指越長，掌長越短，水桶紋越多；然而，食指的遠端指節(指紋形成的地方)越長，水桶圖案就越少。

指紋基因不僅與肢體發育有關，還與疾病有關。

“皮紋表型是人類外貌表型的重要組成部分，與人類其他表型和疾病密切相關。通過這項研究，我們揭示了壹系列與肢體發育相關的重要基因影響著指紋圖案的形成，而這些基因往往在人類發育過程中發揮著重要作用。”王思佳說，就像壹張挨著壹張排列的“多米諾骨牌”，肢體發育基因是指紋的內在影響因素。

沿著這壹思路，本研究為皮紋學與人類其他表現型和疾病關系的研究提供了重要的理論基礎，有望打通宏觀和微觀表現型之間的關系和機制，使“看手知病”成為可能。

“比如科學界發現了不同皮紋表現型與很多先天性遺傳病的相關性。例如，唐氏綜合征患者可能會出現手掌骨折和腳趾拱球等特征。”王思佳說，團隊根據相關結果開發了首個基於皮紋表型的唐氏綜合征輔助篩查系統，準確率達98%。目前這項成果已經申請了專利，正在與復旦大學附屬兒科醫院等醫療機構合作，希望盡快將相關研究成果應用於新生兒先天性疾病的早期篩查，實現早診斷早治療。再比如，桶狀指紋往往更多的出現在白血病患者身上，這與決定這個指紋的基因有很強的相關性。目前團隊正在配合醫院進行研究，期待盡快發現其相關性。

創新研究範式，展現人類表型的創新源泉，意義重大。

“這壹成果是人類表型研究的經典案例，很好地反映了人類表型作為壹種具有創新來源的新範式的重大科學意義。”本文由通訊記者、中國科學院院士、復旦大學教授李晶評論。他說，此次，基於人類表型組計劃“萬物皆可測”的理念，復旦和中科院通過大規模的分析研究，首次發現指紋圖譜與肢體表型之間存在強相關性，而強相關性背後的機制是指紋圖譜的形成和肢體的發育受同壹個基因EVI1的影響。這是人類表型的典型研究範式和方法。

人類表型群是人體所有生物特征的集合。開展人類表型研究的壹個很重要的目的，就是要發現基因、表型、環境之間以及宏微觀表型之間的相關機制，尤其是“強相關”及其背後的機制。據悉，復旦大學正與國內外合作夥伴壹起，大力推進人類表型的大科學工程，希望分析表型之間的強關聯，尤其是科學家尚未註意到的與人類健康密切相關的表型，最終形成由各種強關聯組成的“導航圖”，為未來的生命健康研究提供新的指引和方向。

目前，通過中國不同機構科學家的共同努力，基於上海復旦大學開展的隊列研究，其中800多人每人測量了近3萬個表型，已初步繪制出全球首個“人類表型導航圖”，發現了超過654.38+0.5萬個強關聯，其中39%為跨域強關聯，大部分為科學界首次發現。“這張‘導航圖’給我們的科學界帶來了數量巨大的‘問號’，它等待著我們的科學家進壹步研究和破解，這也是我們下壹步的重要任務之壹。”李晶說。

復旦大學人類表型研究所和生命科學學院博士後李進喜、愛丁堡大學博士James Glover、復旦大學生命科學學院教授、復旦大學生命科學學院博士彭為論文第壹作者，研究員、Denis Headon教授和院士為論文* * *合著者。

相關工作獲得了中科院戰略性先導科技項目、上海市重大科技項目“國際人類表型計劃(壹期)”、國家重點R&D項目、國家自然科學基金、國家博士後科學基金、國家基礎科技工作項目、CAMS醫學科學創新基金和國家自然科學基金重大研究項目。國家口腔醫學和顱面學研究所、歐盟委員會、澳大利亞研究理事會、澳大利亞國家衛生和醫學研究理事會、英國醫學研究理事會、惠康信托、香港Cardori慈善基金會、惠康信托、英國心臟基金會、英國MRC、英國癌癥研究中心等中外機構和項目的合同支持。