论文标题：Direct-to-consumer genetic testing in China and its role in GWAS discovery and replication (面向消费者的基因检测产业在中国的发展及其在GWAS发现和复现中的作用)

期刊：Quantitative Biology

作者：Kang Kang ,Xue Sun ,Lizhong Wang ,Xiaotian Yao,Senwei Tang ,Junjie Deng ,Xiaoli Wu,WeGene Research Team,Can Yang ,Gang Chen

发表时间：20 Jul 2020

DOI：10.1007/s40484-020-0209-2

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近年来，面向消费者的基因检测（DTC-GT）行业呈爆炸式增长，由美国的市场先驱者发起，欧洲和亚洲的公司迅速跟进。除了向客户提供祖先和健康信息这一主要目标外，DTC-GT服务已经成为大规模人口和遗传学研究的宝贵数据资源。

来自中南大学、深圳WeGene临床实验室Gang Chen教授课题组研究了DTC-GT在美国和中国的市场头部企业和用户的合作意向, 评估了相关GWAS分析的可复现性。相关研究结果”Direct-to-consumer genetic testing in China and its role in GWAS discovery and replication”发表在Quantitative Biology期刊上。

全文概要

近几十年来，技术创新使大规模的基因筛查成为可能，包括群体基因组学和全基因组关联研究（GWAS），这些研究大大扩展了我们对常见疾病和性状的遗传基础的认识。在过去的五年里，中国DTC-GC业务呈现出爆炸性增长，并且国内DTC-GC用户绝大多数都愿意参与由服务商发起的研究。本文作者评估了GWAS衍生的多基因疾病报告的可靠性，发现预测能力随着新的GWAS位点整合而增加, 而且不同种族背景和样本量研究的可复制性不同。作者推测，中国的DTC-GT数据库是遗传研究和临床应用的宝贵生物库。

2007年，位于美国的23andMe公司成为第一个提供个人基因组学服务的DTC-GT公司, 到2019年1月，已经有2600万美国消费者通过一个或多个这样的DTC-GT服务测试了他们的DNA。从2013年到2018年，中国的DTC-GT公司向中国用户提供了约100万次DNA测试。DTC-GT引发了人们关于风险评估可靠性、临床效用、消费者认知和伦理问题的争论。不同的DTC-GT公司对DTC-GT的可重复性进行了评估，报告了SNP数据的高一致性，但对疾病风险的预测并不一致。另外，由于几乎所有的GWAS数据来自于欧洲血统（白人）人群, 对非欧洲人群（如中国人）的DTC-GT不一定适用, 这使国内的检测既有风险也有机遇。本文还调查分析了美国和中国的主要DTC-GT公司的用户增长、用户参与研究的比率以及学术成果。

作者首先比较了国内外主要DTC-GC公司的业务增长模式。中国DTG-GT供应商的五年用户增长模式（图1B）与美国先驱者的增长模式（图1A）相当。最近的研究估计，截至2018年，约有一百万中国人利用了DTC-GT服务。

图1：美国(A)和中国(B)主要DTC-DC公司的消费者每年增长趋势

接下来作者研究了中美DTC-GT公司的研究发表情况（图2）。相关研究重点是人类健康、性状和行为。中国服务商发表的研究主要是关于地理祖先、人群基因组学以及相关方法的开发。

图2：美国和中国DTC-GT公司发表的科学文献对比

作者还调研了中美DTC-GT用户参与遗传学研究的意愿。截至2019年10月，98.0%的WeGene档案（注：一个用户账户可能包括多个基因档案）都附有消费者同意将基因和表型数据用于相关科学研究的同意书。这比23andMe用户80%的参与率要高得多, 中国用户激活率、保留率、基本信息(性别、出生日期、居住地、祖籍)共享程度也较高（图3）。

图3：WeGene数据库中记录的基本信息和表型共享情况

此外，作者评估了阿尔茨海默病（AD），2型糖尿病（T2D）和精神分裂症（SP）三个多基因疾病的风险分类准确度随样本量扩大的变化。结果表明：1）用户数量的增加并没有改变整体的多基因风险得分(PRS)分布, 而是增加了平滑度（图4）。

图4. 三种多基因疾病（AD、T2D和SP）的PRS随样本量扩大的变化

2）在报告更新前后, 疾病风险水平的重分类情况并不严重, 说明疾病风险预测具有一定的稳定性（图5）。

图5. 在报告更新前后, 三种多基因疾病（AD、T2D和SP）的风险水平重分类情况

3）随着用户数量的增加和新的GWAS结果的整合，模型预测疾病风险水平和家族史之间相关性的能力有望得到改善（图6）。

图6. 用户数量增加及报告更新对AD预测模型和家族史相关性的影响

在GWAS研究的可复现性方面, 作者选择了7份来自WeGene Biobank的相关研究作为验证, 包括最初在欧洲人群中发现的单核苷酸多态性（SNPs）以及样本量相对较小的研究。结果表明, 对于某些关于东亚人的小样本GWAS，WeGene Biobank可以作为GWAS发现和验证的数据集。

最后，作者认为2017年和2018年间美国和中国的DTC-GT市场快速增长, 中国有可能成为新兴DTC-GT市场的强大力量。但其中还有一些特点值得讨论:1） DTC-GT在中国的接受度和普及度严重偏向年轻人, 其中80%以上生活在一线城市。倾斜的年龄和居住地构成限制了中国DTC-GT人群的临床研究机会和应用。这在一定程度上限制了研究结果的重复性、扩展性和可靠性。2）倾斜的年龄构成也带来一些好处, 如用户参与数据共享的开放性和意愿，以及反馈报告、第三方报告参与和表型收集等方面。3）DTC-GT的可重复性总体较为乐观, 然而中美人种差异导致一些SNP与疾病的关联无法在WeGene用户数据中得到复现, 作者提出风险预测模型应当就这一特点进行适当优化。4）中国基于DTC-GT的生物库在学术和工业方面都显示出了强大的潜力。

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