单细胞多组学解析日本人群免疫细胞动态调控图谱揭示COVID-19与自身免疫病新机制

本研究通过构建包含235名日本人群（含COVID-19患者）的150万PBMCs单细胞图谱OASIS，整合scRNA-seq、宿主遗传学、血浆蛋白质组和肠道宏基因组数据，揭示了免疫细胞在细胞状态依赖性的动态调控机制。研究人员发现HLA对TCR/BCR库的细胞类型特异性调控，鉴定出与GWAS信号共定位的动态eQTL，并首次在单细胞水平解析体细胞突变（如mCA、LOY和mtDNA异质性）的免疫特征。该非欧人群资源为理解复杂人类性状提供了新视角，发表于《Nature Genetics》。

在人类免疫学研究领域，现有分子数量性状位点（QTL）目录主要基于欧洲人群的批量测序数据，且多聚焦于静态细胞状态。这种局限性掩盖了免疫细胞在生理和病理条件下的动态调控特征，特别是在COVID-19等传染病和自身免疫疾病中。更棘手的是，体细胞突变（如嵌合染色体变异mCA和Y染色体缺失LOY）对免疫细胞功能的影响长期缺乏单细胞分辨率的研究。这些空白严重制约了我们对人类复杂疾病遗传机制的理解，也凸显了在非欧人群中构建高分辨率免疫图谱的迫切需求。

日本大阪大学（Osaka University）的研究团队在《Nature Genetics》发表了突破性研究成果。通过建立大阪免疫细胞图谱（OASIS），该研究整合了235名日本个体（包括88例COVID-19患者）超过150万个外周血单个核细胞（PBMC）的单细胞多组学数据，结合全基因组测序（WGS）、SNP芯片和血浆蛋白质组分析，首次在单细胞水平解析了免疫细胞的动态调控网络。关键技术包括：10x Genomics Chromium平台构建单细胞转录组和VDJ测序库；MoChA算法检测体细胞突变；Numbat进行单细胞克隆解析；Harmony算法表征连续细胞状态；以及PRS-CSx构建多群体多基因风险评分。

Germline genetic variants and the gut metagenome affect transcriptional and phenotypic profiles of immune cells
研究发现日本人群免疫细胞特异性eQTL数量（L1水平23,443个）远超欧洲OneK1K队列，且19.6%的eQTL基因具有细胞类型特异性。通过Roadmap表观组数据注释，发现增强子区域的eQTL富集具有显著细胞类型特异性。肠道菌群分析揭示，Ruminococcus gnavus的丰度增加与CD4⁺细胞毒性T细胞和浆母细胞的扩增相关。

HLA and genome-wide association analysis with TCR and BCR repertoires
首次在单细胞水平证实HLA I类基因变异特异性调控CD8⁺T细胞的TRAV基因使用（P<1.1×10^-5），而HLA II类基因则主导CD4⁺初始T细胞的TCR库形成。在COVID-19患者中，HLA I类基因与TRAV使用的交互作用显著增强（P<2.1×10^-6），提示感染压力下的选择差异。

Dynamic eQTL effects across two immune gene modules
在髓系细胞中鉴定出530个（模块1）和568个（模块2）动态eQTL基因（deGenes），其中66.4%呈现线性-二次双模型调控。值得注意的是，模块1（炎症反应）的deGenes富集于Toll样受体通路，而模块2（干扰素γ反应）则富集抗原呈递通路，且动态eQTL在增强子区域的富集度比静态eQTL高2.3倍。

Colocalization of GWAS variants and sc-eQTLs
将13种东亚人群复杂性状GWAS信号与eQTL共定位，在121个位点发现179个候选基因。以系统性红斑狼疮（SLE）相关位点rs2841281为例，其动态eQTL效应在IL1B⁺经典单核细胞边界区最强（PP.H4=0.95），远超静态eQTL的解释力。

Context-and cell type-specific effects of polygenic risks
COVID-19住院风险多基因评分（PRS）在患者组中特异性调控单核细胞21个差异表达基因（DEG）和血浆184个差异表达蛋白（DEP），而在健康组无显著发现，证实PRS的病理状态依赖性。

Single-cell profiling of mCAs
在COVID-19患者CH01中发现1p缺失和15q获得克隆特异性富集于单核细胞（OR=6.6-7.2），其差异基因TNFAIP3显著上调；患者CH05中17q获得克隆在B细胞中富集度高达350倍，但该克隆的BCR对SARS-CoV-2抗原无反应性，提示异常扩增机制。

Monocyte-specific accumulation of LOY
单细胞解析显示LOY细胞在单核细胞中特异性富集（OR=4.0-4.5），且LOY高风险男性（>5%LOY细胞）的COVID-19住院风险增加6.6倍（95%CI 1.4-30.2），伴随调节性T细胞比例异常升高（P=7.4×10^-4）。

Context-specific enrichment of mitochondrial heteroplasmy
线粒体DNA异质性（m.813A>G）在COVID-19患者的单核细胞和树突状细胞中特异性富集（OR=6.8-13.3），该突变位于12S rRNA氨基糖苷耳毒性热点区域。

这项研究通过构建东亚人群高分辨率免疫图谱，揭示了遗传变异和体细胞突变在细胞状态层面的动态调控机制。其创新性体现在三个方面：首先，动态eQTL分析框架为解读GWAS信号提供了新维度；其次，单细胞水平解析体细胞突变为理解CH与感染预后的关联提供了直接证据；最后，非欧人群资源的建立促进了全球基因组学的公平性。特别值得注意的是，研究发现COVID-19可能加速特定克隆（如17q