寻找指纹形成原因 我国表型群研究取得突破

人类表型研究有一个非常重要的目的，那就是发现基因、表型和环境之间以及宏观和微观表型之间的关系，特别是强关系及其背后的机制。第一张“人类表型群导航图”发现了150多万个强关联，这也带来了大量的“问号”，需要科学家进一步解决。

皮肤模式表型是人类外观表型的重要组成部分。指纹是手指皮肤上的一种凹凸纹，由于其恒定性和较高的遗传性，成为目前研究最广泛的皮肤纹型。然而，人类仍然对生物机制知之甚少，例如指纹是如何形成的，以及哪些基因在其中起主导作用。

为解开上述谜团，中国科学院上海营养与健康研究所研究员王思佳团队、爱丁堡大学Dennis Hutton教授团队、复旦大学李晶院士团队，联合国内外十余家科研机构对此进行了深入研究。从定位与指纹表型相关的遗传变异入手，对23000多名个体进行了全基因组关联扫描和多组元分析，鉴定出43个与人类指纹相关的遗传位点。1月7日，相关研究成果在《细胞》上发表。

肢体发育基因影响指纹的外观。

在分析了数百万个遗传位点与指纹表型的关系后，研究团队指出，人类肢体发育相关基因在指纹表型的形成中起着关键作用。

“我们观察到，与人类指纹表型相关的43个基因在与肢体发育和形成相关的通路中显著富集，而不是与皮肤发育相关的通路。”该论文的作者王思佳说，这个特征的发现让研究小组很高兴。其中，位于EVI1基因附近的3q26.2号染色体上的突变位点与中指、中指、无名指这三个中指的复合表型显著相关，为20世纪初发现的中指指纹高度相关的现象提供了表型和遗传学解释。

不止如此，基于小鼠动物模型和人类胚胎组织的实验观察，研究团队发现，在人类胎儿从肢体发育到皮纹形成的系列过程中，支持EVI1基因塑造肢体和手指作用的是肢体发育阶段表达的间充质细胞，而不是皮肤发育阶段的上皮细胞。这与研究结论进一步一致：指纹相关基因通过调节肢体发育影响指纹“外观”。

通过多表型相关分析，本研究还发现指纹外观与指长比之间存在密切的相关性，两者具有相同的遗传基础。比如小指越长，手掌长度越短，双手的打斗模式越多。食指远端指节越长，桶形图案越少。

“通过这项研究，我们揭示了一系列与肢体发育相关的重要基因正在影响指纹‘外观’的形成，而这些基因往往在人体发育过程中发挥着重要的‘一因多果’作用。”王思佳说，肢体发育基因是指纹表型的内在影响因素。

绘制世界上第一张“人类表型群导航图”

遵循这一思路，本研究为皮纹学与其他人类表型和疾病关系的研究提供了重要的理论基础，有望打开宏观和微观表型之间的关系和机制。“目前科学界已经发现了不同皮纹表型与多种先天性遗传性疾病的关系，例如，唐氏综合征患者可能具有断掌、足趾球弓型等特征。”王思佳说，他的团队正在与复旦大学附属儿科医院等医疗机构合作，希望尽快将相关研究成果应用于新生儿先天性疾病的早期筛查，实现早诊断、早治疗。

人类表型研究有一个非常重要的目的，那就是发现基因、表型和环境之间以及宏观和微观表型之间的关系，特别是强关系及其背后的机制。据悉，中外科学家正在合作推进人类表型群的宏伟科学计划。正在张江平台开展的上海市自然人群健康表型核心队列研究，将从一个大规模的志愿者群体中收集尽可能多的表型数据，然后发现并分析表型之间的强相关性，尤其是与人类健康密切相关的表型，最终形成由各种强相关性组成的“导航图”，为未来的生命健康研究提供新的指导和方向。

目前，联合团队通过800多人的队列研究，每组测量近3万个表型，初步绘制了世界上第一张“人类表型群导航图”，发现了150多万个强关联，其中跨尺度强关联占39%，大部分是科学界首次发现。“这张‘导航图’给我们带来了海量的‘问号’，正等待科学家们进一步研究破解，这也是我们接下来的重要任务之一。”论文合著者、中国科学院院士、复旦大学教授李晶说。