【Cell】复旦、中科院团队首次揭示了奇妙的指纹图案和肢体生长的基因有关，并绘制了全球首张“人类表型组导航图”

在迄今为止最全面的分析中，研究人员发现，指纹的形状——无论是圆形的、波浪状的还是缠绕状的——是受负责肢体发育的基因的影响，而不是皮肤图案。这项研究发表在1月6日的《Cell》杂志上，发表了一篇题为“Limb development genes underlie variation in human fingerprint patterns”的论文，可以帮助科学家更好地理解人类基因和表型特征之间的联系。研究人员包括中科院上海营养与健康研究所研究员汪思佳团队、爱丁堡大学教授James D. Glover团队、中国科学院院士，复旦大学校长、教授金力团队、复旦大学生命科学学院教授张海国、复旦大学生命科学学院博士彭美芳，以及复旦大学人类表型组研究院、生命科学学院博士后李金喜等人。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01446-X

中国科学院上海营养与健康研究所遗传学家、该论文的资深作者汪思佳说：“人们可能很好奇为什么我们的团队要研究指纹。我们开始这项研究纯粹是出于好奇，但后来发现，指纹图谱与肢体生长的基因有关，而肢体生长对胎儿发育至关重要。这提供了基因多效性的另一个典型例子，即多种表型相互关联并受到相同基因的影响。”

虽然指纹对个人来说是独一无二的，从出生起就存在，并且在一生中不会改变，但它们通常被分为三种类型: 弓型（arch）、环型（loop）和涡旋型（whorl）。比如说我们亚洲人，就是涡旋型比较多、环型比较少。这些沟和嵴在怀孕三个月后开始在胎儿的手指和脚趾上形成。科学家们怀疑，指纹的进化可能有助于抓取物体和感知其纹理，但这些图案究竟是如何形成的仍然未知。

弓型（arch）、箕型（loop）、斗型（whorl）

汪思佳和他的团队对23000多名不同种族的个体的DNA进行全基因组关联扫描与多群体荟萃分析，发现基因组上至少有43个遗传基因座与人类指纹图案有关。且这些基因显著集中在与肢体发育的相关通路，而非皮肤发育有关通路。其中一个最有影响力的区域似乎是调节一种名为EVI1的基因的表达，该基因因其在胚胎肢体发育中的作用而闻名。

为了测试他们的发现，研究团队修改了小鼠的DNA，使其EVI1的表达被抑制。他们发现，与野生型小鼠相比，EVI1下调的小鼠的手指上出现了异常的皮肤图案。

EvI1突变改变小鼠皮纹，并通过早期肢体发育阶段表达

EVI1在皮纹图案和肢体发育中的作用

对人类数据的分析显示，指纹图案与手指长度存在遗传相关性。例如，两个小指上都有涡旋型状指纹的人，往往比那些没有的人小指更长，这种相关性与参与肢体发育(limb development)有关的基因密切相关。

“我们不知道这些基因是如何形成指纹图案的，但它可以由放置在称为掌趾垫的胚胎组织上的生长力量决定，在形成不同指纹图案中起着重要作用，”上海复旦大学人类现象研究所的遗传学家、该论文的第一作者之一李金喜说道。她解释说，随着胎儿手的生长，手掌和手指会伸展拉长。例如，这些力可能会将涡旋型纹变成一个环型纹。

汪思佳还说：“值得注意的是，先前的研究表明，EVI1与患白血病的风险有关，一些研究已经观察到，具有更多涡旋型纹的人更容易患这种疾病。”柳叶刀杂志（The Lancet）上曾大概有近10篇文章提到了白血病患者的涡旋型花纹比正常人多，不过不用担心，你就算是十个涡旋，也不代表会得白血病，这不是一个诊断的标准。平均来说，在普通人群中涡旋型花纹有35%的话，白血病患者里面可能有38%，仅仅是在统计学上显著。

他说：“许多先天性遗传疾病都与不同的皮纹图案有关，比如指纹。例如，患有唐氏综合症的儿童更有可能在他们的手掌上有一条单纹。我们的研究表明，皮纹图案受到关键发育基因的影响，这为这种多效性提供了强有力的理论基础。”

这项研究是由上海复旦大学领导的国际人类表型组计划（The Human Phenome Project）的一部分，人类表型组是继人类基因组计划之后生命科学的下一个战略制高点和原始创新源。该项目旨在绘制人类表型特征之间的相互关系，通过采集海量数据以及分析研究后，已经初步绘制了全球首张“人类表型组导航图”，发现了150余万个强关联，大部分是科学界首次发现。接下来，该团队计划进行更多的研究，研究皮纹图案如何与疾病相关以及潜在的多效性机制。

相关研究得到上海市科技重大专项“国际人类表型组计划（一期）”、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发项目、中国国家自然科学基金、中国博士后科学基金资助项目、国家科技基础性工作专项、CAMS医学科学创新基金、国家自然科学基金重大研究项目，美国国立口腔和颅面研究所、欧盟委员会、澳大利亚研究委员会、澳大利亚国家健康和医学研究委员会、英国医学研究委员会、威康信托基金、香港卡多里慈善基金会、英国威康信托公司、英国心脏基金会、英国MRC和英国癌症研究中心等中外单位和项目的合同资助。

“测一切之可测，并使不可测为可测。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2022-01-fingerprint-patterns-linked-limb-genes.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。