表型分析方法

昼夜节律表型和紊乱可通过问卷和日记的自我报告来近似，或通过可穿戴设备（例如腕式加速度计）、受控条件下的褪黑激素或体温曲线、基于血液的组学生物标志物（例如基于单核细胞转录组的内部昼夜节律时间预测）和原代人类细胞培养来客观近似或估计，或通过医生诊断和从电子健康记录中获得的表型来估计。然而，掩蔽是昼夜节律评估中的一个重要概念，即环境或行为因素会急剧影响旨在评估昼夜节律控制的生物学测量，从而掩盖或混淆该昼夜节律测量并使其无效或不精确。例如，光对褪黑激素的释放有掩蔽作用，导致褪黑激素浓度急剧抑制（例如，在血液、唾液或尿液中评估）。另一个例子是，如果不严格控制这些因素，睡眠、饮食和身体活动对体温的直接影响会掩盖基于此测量方法测量昼夜节律的能力。这一概念适用于几乎所有可用于昼夜节律评估的测量方法，尽管测量方法对掩蔽效应的敏感性取决于所使用的测量方法。例如，虽然仅通过确保昏暗的光照条件就可以相对准确地评估褪黑激素浓度的升高，但大多数其他测量方法受到睡眠-觉醒、休息-活动、姿势和/或禁食-进食周期的更严重掩盖。

正常睡眠模式和睡眠障碍也通过自我报告问卷、睡眠日记、加速度计和移动多导睡眠图等可穿戴设备以及金标准多导睡眠图进行评估。

对于遗传学研究，一个重要的考虑因素是权衡自我报告、客观测量和电子健康记录得出的表型，尤其是考虑到可穿戴设备的兴起，这些设备可以实现越来越可扩展的实时表型分析。关于表型的异质性以及相对于金标准表型的粗略结果测量或诊断代码的有效性，仍有许多需要学习的地方。事实上，比较不同睡眠和昼夜节律测量方法的遗传学可以作为一种方法，以确定正在测量的是可比的还是不同的表型。

昼夜节律和睡眠表型

昼夜节律和睡眠相关因素，例如时型（例如，早起或晚睡）、睡眠时间、睡眠持续时间和睡眠质量，都是在一般人群中个体之间差异的定量特征。双胞胎和家庭研究表明，遗传因素在其中起着重要作用，自我报告行为的遗传率估计为 10-45%，而通过脑电图测量的睡眠结构特征的遗传率高达 96%。尽管对分子决定因素还了解甚少，但家族测序研究和大规模 GWAS 都已开始确定昼夜节律和睡眠行为的基因位点，如下所述（图4a），不过加速度测量 GWAS 的样本量仍然落后于自我报告的特征，导致统计功效的差异。展望未来，扩大将客观测量的睡眠特征与遗传信息相结合的研究将有助于增进生物学见解。

睡眠时间和睡眠质量

首批关于睡眠持续时间的人类遗传学研究针对的是单基因疾病，例如罕见的家族性自然短睡眠 (FNSS)，患病家庭成员经常表现出异常短睡眠，但没有明显的不良后果。连锁和候选基因测序揭示了DEC2中的一种罕见错义突变，DEC2 是分子钟38和食欲素信号39的调节器。随后，发现其他DEC2错义突变与睡眠不足和增强的抗睡眠剥夺能力有关，证实了该基因在人类睡眠中的重要作用 。在具有孟德尔遗传的自然短睡眠家族中进行的外显子组测序发现，GRM1 、ADRB1 和NPSR中的突变导致小鼠神经元活动增加和睡眠时间缩短。这些研究表明，整体或局部脑细胞兴奋性增加可能是自然短睡眠的一种机制。这项实验后续研究对于确定功能意义至关重要。这些研究得到了最近关于成年人自我报告的习惯性睡眠时间、白天嗜睡和白天小睡频率的 GWAS 的补充。与睡眠时间相关的最强和最可重复的关联是在PAX8基因座——PAX8编码一种参与发育的转录因子，特别是肾脏和甲状腺的发育——对于自我报告的睡眠时间，估计效应大小为每个等位基因 2.44 分钟，而通过客观的 7 天活动监测，估计效应大小为每个等位基因 3.24 分钟。自我报告的睡眠时间基因座上的基因在神经通路中富集，包括纹状体和大脑皮下发育、机械感觉反应、多巴胺结合、突触神经传递和可塑性 。

对自我报告的白天嗜睡和午睡（反映睡眠质量和数量、觉醒途径或自然偏好方面的缺陷）的 GWAS 分别已鉴定出 42 个和 123 个基因座。由于白天嗜睡和频繁午睡可能是睡眠不足、潜在的睡眠障碍或睡眠/觉醒或昼夜节律调节过程中的遗传变异造成的，跨特征映射和聚类方法可能特别有助于定义不同的促成生物学机制，就像其他复杂性状一样。事实上，根据导致白天嗜睡的基因座与其他主观和客观睡眠测量的关联对其进行聚类，确定了两种不同的白天嗜睡遗传机制，它们反映了更高的睡眠倾向（更长和更巩固的睡眠）或更高的睡眠碎片化。对客观睡眠质量指标（如睡眠效率和来自活动记录仪的睡眠发作次数）的 GWAS 发现血清素处理基因的富集。总体而言，睡眠时间特征和睡眠类型与睡眠质量和数量特征的遗传结构有很大不同，这由全基因组水平上的低遗传相关性（rg）证明（例如，晨化倾向和睡眠持续时间之间的rg = −0.06）。然而，一些遗传变异与多种睡眠时间、持续时间和质量表型相关，表明睡眠调节具有根本性作用，并具有多种表型效应。例如，食欲素受体 2 ( HCRTR2 ) 的错义变异会增加白天嗜睡，并且与更高的午睡频率、更早的睡眠时间和晨化睡眠类型相关。HCRTR2是一种与 REM 睡眠调节和发作性睡病有关的基因，也是已知的失眠药物靶点。

总之，成年人的 GWAS 表明许多基因组区域与非常微小的个体效应有关，这表明成年人的昼夜节律和睡眠行为反映了多种潜在过程并且是多基因的，个体常见的遗传变异会产生很小的影响，就像在其他复杂性状和疾病中观察到的那样 。这些在人类身上的发现也与小鼠和苍蝇的睡眠表型和行为的多基因性相一致。鉴于昼夜节律和睡眠行为在整个生命周期中会发生巨大变化，需要对儿童和青少年、青春期和更年期以及老年人进行遗传学研究。对儿童睡眠时间最大规模的遗传研究表明，儿童睡眠时间与成人睡眠时间几乎没有遗传重叠，但目前尚未报道可靠的遗传学发现。相比之下，成年人 351 个晨间偏好基因座的多基因评分可以预测青少年的晨间偏好和更早的睡眠时间。需要对来自更多不同人群的儿童和成人的常见和罕见变异进行更多的遗传学研究，并且利用具有极端表型的良好表型家族和个体将继续成为揭示睡眠和昼夜节律表型的生物学基础的有力策略。

表1|.原发性睡眠障碍

昼夜节律睡眠觉醒障碍

极端昼夜节律障碍，统称为昼夜节律睡眠-觉醒时相障碍 (SWPD)，包括由生物和环境驱动的非典型昼夜节律障碍，包括不规则昼夜节律、非 24 小时睡眠-觉醒节律障碍（非训练性），最常与失明、睡眠时间大大提前（晚期 SWPD）和睡眠时间大大延迟（延迟 SWPD）有关。其中，根据国际睡眠障碍分类 (ICSD) 标准定义的晚期SWPD在多达 0.21% 的人口中患病率，而延迟 SWPD 则约占 3% ，具有昼夜节律和非昼夜节律亚型。已鉴定出晚期 SWPD 和延迟性 SWPD 的孟德尔形式，并且连锁或测序研究表明PER2、PER3、CRY1、CRY2、CSNK1D和TIMELESS基因中存在罕见变异，证实了先前在模型生物研究中鉴定的分子钟基因的参与 。变异在功能上与昼夜节律周期长度（周期）或光同步的生理变化以及小鼠磷酸化的分子变化相关，展示了人类基因发现的力量，随后在动物模型上进行功能和机制研究。然而，到目前为止，只有有限数量的昼夜节律紊乱家族接受了研究。在设计未来的基于家庭的研究时，只有当同一基因中的变异出现在多个不相关的受影响个体（两个或多个家庭）中时，才需要报告有信心牵涉的新基因，并报告分离的统计证据。此外，相关变异可能并非完全渗透，而对于昼夜节律变异，其影响可能被环境因素掩盖，因此在受控条件下进行更深层次表型分析的基因型回忆研究对于揭示相关的人类生物学也很重要。值得注意的是，晚期 SWPD 和延迟 SWPD 的一些昼夜节律形式可能代表了时型分布末端的极端情况；例如，PER3中的罕见变异（次要等位基因频率 = 0.4%）既促成了昼夜偏好，又与临床定义的晚期 SWPD 和延迟 SWPD 相关。

嗜睡症

发作性睡病是一种罕见的青少年期睡眠障碍症，会影响睡眠-觉醒周期，其特征是在不寻常的时间有强烈的睡眠冲动、夜间出现逼真的幻觉和 REM 睡眠失调。发作性睡病也可能伴有猝倒症，即在强烈的情绪刺激下身体崩溃（1 型）或不伴有猝倒症（2 型），大约每 2,000 人中就有 1 人患有此病。虽然发作性睡病大多是散发性的，但也有家族性发病，与一般人群相比，其患病风险高出 20-40 倍。通过对发作性睡病病例的人类基因研究，首次发现了突破性的证据，表明发作性睡病是一种自身免疫性疾病，病例中特定 HLA 抗原血清型的含量显著增加。这些研究得到了犬类发作性睡病遗传学研究的补充，该研究将遗传缺陷定位到食欲素受体 2 型基因 ( HCRTR2 ) ，精确定位食欲素/下丘脑分泌素系统具体受到这种自身免疫性疾病的影响。1 型发作性睡病对食欲素的自身免疫反应和对流感的分子模拟导致产生食欲素的下丘脑外侧神经元的选择性丢失。GWAS 和罕见变异外显子组测序研究已确定了与 1 型发作性睡病相关的 8 个基因组区域和 3 个基因，以及 9 种 HLA 血清型，其中大多数基因座和基因支持炎症和自身免疫假设。几乎所有 1 型发作性睡病患者至少有一条染色体上携带HLA-DQB1 *0602 ，但这种等位基因也相对常见，表明它不足以导致疾病发展；然而，HLA-DQB1*0602血清型检测可能有利于发作性睡病的诊断。遗传和环境之间的相互作用已得到证实，因为感染和其他环境触发因素会与易感免疫背景相互作用。对发作性睡病的研究使佳学基因睡眠障碍基因解码了解到食欲素系统在睡眠和觉醒中起的关键作用，以及发作性睡病的自身免疫基础。发作性睡病的遗传学为如何从遗传学发展到生物学机制并走向临床提供了一个成功的例子（表 2 ）。

不安腿综合征

不安腿综合征 (RLS) 是一种睡眠障碍和神经系统疾病，影响 5–15% 的成年人口，其特征是有移动双腿的冲动，这种症状在夜间加重，干扰睡眠，散步或伸展运动可以改善。RLS 有很大的遗传因素，60% 的病例有受影响的亲属，家族性 RLS 发病率通常在 45 岁之前。尸检、神经影像学和脑脊液研究表明脑区域性缺铁与 RLS 病理生理有关，多巴胺激动剂的临床疗效也表明多巴胺功能障碍与此有关。迄今为止已确定的遗传因素可解释观察到的疾病变异的约 12%；通过 GWAS，现在有 19 个位点与 RLS 相关，另外 6 个位点通过转录组全关联研究被发现与此有关。这些最近审查的基因研究结果，以及在斑马鱼和小鼠中进行的功能性后续研究，表明神经发育途径在 RLS 的病理生理学中起着重要作用，并进一步强调了铁代谢和体内平衡以及多巴胺功能障碍在 RLS 中的重要性。 导联信号涉及参与神经发生和神经元特化的基因MEIS1 ； BTBD9，在果蝇的变态和肢体模式形成中很重要，与睡眠中的周期性肢体运动和缺铁有关；SKOR1，调节脊髓背角中间神经元（传递疼痛和触觉）的细胞命运，以及抑制神经发育过程中富集的基因。 这些观察结果与之前的神经生理学研究相关，这些研究描述了感觉运动网络的变化和皮质神经元（特别是运动皮质）兴奋性的增加，并确定了阿片类受体在 RLS 发病机制中的作用。

睡眠呼吸障碍

睡眠呼吸障碍包括一系列疾病，包括中枢性睡眠呼吸暂停、睡眠相关性通气不足和阻塞性睡眠呼吸暂停 (OSA)，后者的特征是上呼吸道阻塞（呼吸暂停和低通气）反复发作。OSA 是这些疾病中最常见的一种，超过 15% 的成年人患有该病，年龄较大、男性和亚裔或西班牙裔血统的人患病率较高。呼吸受阻会导致间歇性缺氧血症、睡眠片段化和交感神经系统激增，增加多种慢性健康问题的风险。遗传学研究使用多种指标检查了 OSA：自我报告的打鼾（标志性症状）、电子健康记录中的国际疾病分类第九和第十修订版 (ICD) OSA 诊断代码，以及夜间睡眠研究中的定量测量，包括呼吸暂停低通气指数 (AHI)、呼吸事件长度和氧饱和度水平和模式。据估计，AHI 的遗传率从 6% 到 30% 不等，而呼吸事件长度的遗传率则高达 60% 98。肥胖与 OSA 患病率增加 2 到 6 倍有关，并且 OSA 和肥胖具有高度的遗传相关性 ( rg = 0.72 )。调整 OSA 与肥胖的遗传关联通常会降低肥胖通路中的信号强度，尽管与呼吸、炎症和神经系统疾病相关的通路中的信号往往会变得更强。最近，在打鼾99或 ICD 编码的 OSA 100生物库中开展的大规模研究已经确定了具有欧洲血统的个体的遗传关联，规模较小的多血统队列研究利用混合101（例如，识别FECH）或连锁102、103信号来提高检验能力，包括罕见变异关联（例如，CAV1和DLC1）。后期研究将 OSA 研究引向了调节炎症、铁和类固醇代谢、肺功能和缺氧反应的途径，这些途径都处于早期阶段102、103。睡眠呼吸暂停的遗传关联是异质性的，有些是祖先特异性的104 ，有些是阶段特异性的（例如，REM 与非 RE​​M 睡眠）105，有些是性别特异性的（例如，男性的RAI1）106，这表明采用跨祖先、阶段特异性和性别分层分析方法对 OSA 等复杂表型以及其他睡眠和昼夜节律特征107具有价值。

失眠

失眠症的特征是长期入睡困难和/或睡眠维持困难，并伴有日间活动障碍。失眠症定义为每周至少三个晚上严重失眠，持续至少三个月，约 10% 的人口患有失眠症，并且与不良的长期健康结果有关108，而约 30% 的人口偶尔出现失眠症状。早期对失眠遗传性的研究主要来自双胞胎研究（成人遗传率为 22% 至 59%，儿童遗传率为 14% 至 71%），一项纵向双胞胎研究表明失眠遗传性随时间保持稳定，且存在性别差异（女性约为 59%，男性约为 38% 109。候选基因研究和早期小规模 GWAS（n <10,000）通过将经过验证的失眠症状问卷和活动记录仪测量的表型与基因数据相结合，为大规模失眠遗传学研究铺平了道路110 – 113。基于评估失眠症状的问卷、医生诊断的自我报告和睡眠处方辅助剂使用的大规模 GWAS（n >100,000）已经确定了许多基因座（截至最新的 GWAS 预印本，有 554 个风险基因座； 23andMe 和英国生物银行 (UK Biobank) 的研究显示，轴突、纹状体、中棘神经元和下丘脑与失眠病理生理有关114 – 117。这些研究估计基于 SNP 的遗传率约为 8%，并表明失眠具有高度多基因结构，但迄今为止很少有特定基因与此有关118。失眠 GWAS 确定了与 RLS 基因座的关联，后续分析指出未确诊的 RLS 病例报告了失眠症状115、117 。重要的是，即使考虑到几种可能的混杂因素，例如咖啡因消费、社会经济地位和现有的合并症，与失眠的遗传关联仍然很强。在较小群体中，失眠多基因风险评分与医生诊断或 ICD-10 诊断的失眠症相关115，但医生诊断的失眠症的大规模 GWAS 仍然缺乏。最近有关于失眠遗传学119和儿童睡眠障碍的综合评论120 的报道。

从疾病中吸取的教训

对昼夜节律和睡眠表型的 GWAS 研究强调了重要的教训。首先是异质性和错误分类的挑战。例如，对失眠症状的 GWAS 研究表明，失眠症状与已验证的 RLS 遗传变异有关121，进一步的分析表明，这种关联很可能是由于纳入了报告失眠症状的 RLS 个体115、117、121。失眠，尤其是偶尔失眠，可能不是一种单一的疾病，而是一组具有一系列潜在原因的症状。未来的遗传学研究需要剖析这种异质性。另一个教训是表型定义的重要性，因为表型定义范围从症状、​​主观和客观的睡眠质量到临床疾病诊断。基于问卷的表型和 ICD 代码的可扩展性使得样本量和检测关联的遗传能力得以增加，但临床特异性对于了解分子特异性和扩大遗传学发现在预测和预防中的效用是必要的。例如，在最新的失眠遗传学荟萃分析中122，尽管样本量有所增加，但新发现的基因位点对变异的解释程度低于之前的研究116，这可能是由于额外采样的个体的表型和特征较差（在最大规模的 230 万人研究中r2 = 2.0%，而 2019 年的 130 万人研究中r2 = 2.6%）。因此，需要标准化且易于使用的表型工具。大规模评估的表型工具将促进从大规模队列中发现基因，而在较小、精心设计的队列中进行精确、详细的表型分析将实现基因表征。尽管如此，目前可用的研究数据（例如睡眠呼吸暂停研究数据）强调，即使是简单的表型分析（来自医疗记录）也可以识别出有希望的信号和与其他疾病的遗传相关性，而更详细的分析（来自多导睡眠图）可以阐明与疾病严重程度（氧去饱和）、亚型（状态特异性）、性别二态性和祖先驱动变异相关的潜在机制。最后，需要进行更多采用严格无偏遗传方法的研究，以捕捉全方位的基因突变。需要增加罕见疾病病例和家族以及人群异常极端的外显子组和基因组测序。遗传学研究还必须推动更强大的跨祖先遗传方法与高通量下游功能分析相结合，以推进生物学并为昼夜节律和睡眠障碍找到新的治疗靶点。

治疗的遗传学见解

在昼夜节律和睡眠领域，人们对新疗法和个性化治疗的需求非常大。特别是在睡眠治疗中，药物治疗通常针对症状而不是根本原因。昼夜节律和睡眠的人类遗传学研究为药物开发以及当前疗法的定制打开了大门123。遗传学研究还具有在因果途径中识别药物靶点的独特能力。

对于 1 型发作性睡病，积极的药物开发正转向基于机制的治疗方法，包括针对免疫系统和食欲素系统124。目前，1 型发作性睡病的治疗主要包括用于治疗白天过度嗜睡的精神兴奋剂和用于治疗猝倒症和 REM 睡眠失调的羟基丁酸钠或抗抑郁药。正在开发的药物包括作用于食欲素 2 受体的激动剂和通过植入鞘内导管或鼻内给药的食欲素替代疗法。此外，鉴于超过 98% 的 1 型发作性睡病患者（而对照组为 25%）的遗传背景携带 HLA II 类HLA-DQB1 *0602等位基因，人们正在研究基于免疫的疗法，以治疗有发作性睡病风险的人并防止食欲素神经元的破坏，同时积极寻找可靠的生物标志物。除了药物治疗外，1 型发作性睡病机制的遗传学揭示已促成免疫靶向诊断方法和针对食欲素神经元125的干细胞替代疗法（表 2）。因此，继续对昼夜节律和睡眠障碍的潜在机制进行遗传学研究至关重要，以便实现新的靶向治疗、诊断和预防干预。

共享遗传结构

对遗传相关模式或共同遗传影响的研究开始为昼夜节律或睡眠与心脏代谢和精神特征之间的关系提供见解90、98、127（图4a 、 5 ）。例如，失眠与焦虑和抑郁等精神疾病之间的遗传相关性高于失眠与大多数其他睡眠特征之间的遗传相关性（r g = 0.45–0.59），这表明失眠的病因与精神疾病的生物学过程共享程度高于与睡眠-觉醒调节过程的共享程度115、116、128。此外，不同睡眠表型的遗传共享在不同疾病之间有所不同，这表明疾病可能通过不同的睡眠中断模式来区分。

因果关系的遗传证据

孟德尔随机化是一种遗传方法，利用与风险因素相关的人类遗传变异作为自然实验来测试该风险因素是否反映了疾病的原因，从而减少了混杂因素和反向因果关系的影响，而这些是其他人类流行病学方法的局限性129,130​​ (图4b 、 5 )。例如，在脂质和胆固醇生物学领域，孟德尔随机化有助于从心脏病发作的因果途径中消除高密度脂蛋白胆固醇，从而能够重新定向药物靶点131。对于昼夜节律，先前的观察性前瞻性流行病学研究已将生物钟与抑郁症联系起来 132、133 ，报告了两个方向的影响：早期抑郁与青少年夜间生活偏好增加有关，生物钟与青少年和成年女性的抑郁症发病率有关。多项研究的孟德尔随机化结果证实了对晨间睡眠类型的遗传变异进行“终生干预”对精神疾病（尤其是重度抑郁症）具有保护作用31 – 33 , 134 , 135。最近一项针对睡眠时间、进餐时间、光照、咖啡因摄入量、午睡行为和运动行为的随机对照试验为干预措施产生临床相关的昼夜节律变化的可行性提供了证据136。最近对失眠和睡眠不足的研究证明了冠状动脉疾病和心肌梗死之间的因果关系114 – 117，进一步支持了许多将失眠与心脏结果联系起来的观察性研究137 , 138。这种联系强调了需要进行随机对照试验来治疗睡眠中断作为心脏病的预防疗法，并倡导减少围绕睡眠中断的健康差异。综合起来，这两个例子有力地证明了利用人类遗传学来了解昼夜节律和睡眠在健康和疾病中的因果关系。已发现具有时钟基因自然发生或敲除突变的小鼠模型患有代谢紊乱，例如肥胖和 2 型糖尿病、不孕症、应激反应导致的肿瘤发展增加、过早衰老、认知、记忆或情绪表型受损（参见文献15）），表明时钟基因在疾病中起着关键作用。这些因果关系如何转化为人类仍然是一个需要回答的重要问题。遗传学研究也支持睡眠障碍与失眠和抑郁等疾病之间的双向因果关系，这与表明睡眠障碍会导致疾病不断恶化的模型一致139。

睡眠障碍的退化标志

基因研究表明，某些睡眠障碍可能是进行性神经退行性疾病病理的早期标志。快速眼动行为障碍 (RBD) 是一种罕见的异睡症，影响 0.3–1.1% 的成年人，患者在快速眼动睡眠期间会表现出梦境并且缺乏肌张力减退，这可能反映了前驱神经退行性突触核蛋白病140。事实上，超过 90% 的 RBD 患者在确诊后 15 年内会发展为帕金森病或其他痴呆症。总体而言，基因表征表明 RBD 相关帕金森病是帕金森病的一个亚型，一些帕金森病易感等位基因（例如GBA ）起作用，但其他基因（例如LRRK2（参考文献141））没有起作用。更深入地了解 RBD 的遗传结构，发现从 RBD 到神经退行性疾病的进展速度的遗传修饰因素，将对精准诊断、管理和治疗具有临床价值。尽管帕金森病患者存在昼夜节律和睡眠功能障碍，但其潜在的遗传机制和与 RBD 的联系仍然未知142。此外，最近的研究表明，阿尔茨海默病的遗传易感性可能预示着睡眠不足，这为研究睡眠波动作为早期标志物提供了支持143 , 144。同样，致死性家族性失眠症是一种进行性神经退行性疾病，由朊病毒蛋白 PRNP 的显性突变引起，表现为睡眠障碍和失眠（随着有毒的朊病毒蛋白在大脑中积累，失眠会逐渐恶化）145。

昼夜节律和睡眠行为作为调节因素

已知昼夜节律和睡眠紊乱是许多常见复杂疾病的可改变风险因素。鉴于它们在现代社会中越来越普遍，一个重要的问题是昼夜节律和睡眠行为是否会改变其他疾病的遗传风险（图 4c、5）。虽然相关性很高，但以昼夜节律或睡眠行为作为疾病遗传风险修饰因素的研究才刚刚出现。双胞胎研究是解开遗传和环境因素对感兴趣特征的贡献的经典方法，它首先发现较短的睡眠时间会增加遗传对身体质量指数 (BMI) 146的影响。CHARGE 联盟最近的研究成功地使用全基因组基因-睡眠时间相互作用测试来识别血压147和脂质性状148的新基因座。然而，与规模相似的单队列研究相比，不同研究队列之间在生活方式或环境和遗传变量的测量以及文化异质性方面的异质性会带来更多的变异性。因此，最近大规模前瞻性队列研究的发展提供了独特的机会来规避上述限制，这些队列包含了丰富的生活方式和环境信息。事实上，最近利用英国生物库数据的研究发现，不良的睡眠特征（例如睡眠时间短、白天打盹/嗜睡、失眠和打鼾）会增加肥胖相关指标的遗传风险149 , 150以及冠心病和中风的风险151。

作为一个新兴的研究领域，仍然存在许多空白。例如，大多数基因-昼夜节律/睡眠行为研究都是在具有欧洲血统的成年人中进行的。了解不同血统的人群或儿童群体是否具有相同的相互作用非常重要。多血统睡眠与 SNP 相互作用研究148和另一项针对中国儿童和青少年的研究152开始解决这一空白。

此外，之前几乎所有研究都使用生活方式问卷来获得昼夜节律或睡眠行为，而这些问卷容易受到回忆偏差的影响，并且仅限于一些容易获得的表型（补充表1）。随着越来越多的队列开始使用基于加速度计的运动监测器或可穿戴设备来测量睡眠脑电图和/或心率，客观地评估睡眠行为可以更准确地估计入睡时间、睡眠的规律性和碎片化、睡眠深度以及休息活动节律。此外，还需要进一步的纵向研究，以解决对生活方式和行为或随时间推移的“暴露组”的有限的“生命历程”评估，并利用机会使用来自可穿戴设备和“近距离设备”的低负担数据，以及有关污染的公共数据库。All of Us 队列是一项大型计划，旨在收集全面的环境和遗传数据，睡眠数据可能通过可穿戴设备（例如 Fitbit）获取。重要的是，越来越多的证据表明，进餐时间可能是影响代谢健康的关键昼夜行为153 , 154（方框 1），未来的研究应考虑将其评估纳入基因行为分析中。