大多数与复杂疾病相关的遗传变异位于非编码区域1，这增加了鉴定效应基因和相关细胞类型的难度。在此，研究人员利用来自421名个体（其中包括125名炎症性肠病患者IBD）的肠道活检和血液样本，对2.2百万个单细胞进行了顺式表达数量性状位点（cis-eQTLs）的映射。与组织水平分辨率检测到的eQTLs相比，细胞类型水平的eQTLs距离转录起始位点（TSS）更远，在增强子区域富集，调节最近基因的可能性较低，且与全基因组关联研究（GWASs）中检测到的IBD位点共定位的可能性高出3.5倍以上。研究人员在已知IBD位点中提名了半数以上的效应基因，包括髓系细胞中的MAML2、PSEN2和ZMIZ1，这表明肠道免疫功能障碍可能与Notch信号传导减弱有关。研究人员还鉴定出上皮干细胞和祖细胞中受Wnt调节的基因，包括MYC，这表明更新受损可能导致屏障破坏。研究结果为将遗传风险与IBD中的特定基因和细胞类型联系起来提供了机制图谱，并为利用疾病相关组织的单细胞eQTL映射来解释复杂疾病中GWAS位点提供了一个通用框架。
炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），是全球范围内导致显著发病率和死亡率的主要复杂疾病。尽管全基因组关联研究（GWAS）已识别出数十万个与疾病相关的遗传变异，但超过90%的信号位于基因组非编码区，导致难以确定失调的基因、通路和细胞类型，这构成了药物开发的主要挑战。传统的批量RNA测序（Bulk RNA-seq）由于组织异质性，往往只能检测到跨多种细胞类型共享的调控效应，而掩盖了细胞类型特异性但可能更重要的调控变异。因此，开展这项研究旨在通过高分辨率的单细胞RNA测序（scRNA-seq）映射表达数量性状位点（eQTLs），以揭示复杂疾病遗传学的细胞和调控架构，从而更精准地鉴定效应基因和细胞类型。研究人员发表了题为《Cell-type-resolved genetic variation shapes inflammatory bowel disease risk》的论文于《Nature》。
研究人员开展了IBDverse项目，对来自421名个体（包括125名CD患者和296名健康对照）的直肠活检、末端回肠活检以及血液样本进行了单细胞测序。研究主要采用了单细胞RNA测序技术构建多部位单细胞图谱，结合全基因组基因分型数据，在不同细胞分辨率（细胞类型、主要细胞群、全细胞）下进行顺式eQTL映射和相互作用eQTL（ieQTL）分析，并通过共定位分析将eQTLs与GWAS汇总统计数据整合，以提名效应基因。研究结论表明，细胞类型分辨率对于发现与GWAS信号共定位的eQTLs至关重要，提供了关于
IBD发病机制中Notch和Wnt信号通路失调的新见解，并为药物重定位提供了遗传学证据。
**研究背景与目的**
复杂疾病遗传学的主要障碍在于大多数GWAS信号位于非编码区，且传统研究方法分辨率不足，无法区分细胞类型特异性的调控效应。本研究旨在通过大规模单细胞eQTL映射，解决这一注释空白，揭示
IBD的遗传易感性机制。
**主要关键的技术方法**
研究人员对421名参与者（含125名CD患者）的直肠、末端回肠活检及外周血样本进行了单细胞RNA测序和全基因组基因分型。利用SCVI算法进行数据整合与聚类，CellTypist进行自动注释，并在细胞类型、主要细胞群和全细胞三个分辨率层次上进行cis-eQTL和ieQTL映射。随后，通过coloc方法进行GWAS信号与eQTL信号的共定位分析，识别效应基因。
**研究结果**
**1. 肠道和血液的细胞图谱**
研究人员构建了包含近2.2百万个高质量单细胞转录组的IBD相关组织单细胞图谱，涵盖了86种转录定义的细胞类型和9个主要细胞群。联合分析确保了一致的细胞类型分配并捕获了部位特异性及共享的细胞状态。
**2. 细胞类型分辨率揭示了独特的eQTLs**
研究比较了不同分辨率下eQTL的检测情况。发现“全细胞”分辨率检测到的eGenes最多，但细胞类型水平的eQTLs更具特异性。细胞类型水平的eQTLs距离TSS更远，主要在增强子区域富集，且更少调节最近的基因。这些eQTLs与GWAS信号的共定位概率显著高于低分辨率eQTLs。此外，研究还识别出1,051个ieQTLs，其中大多数受肠道炎症状态调节，特别是在肠上皮细胞中，揭示了依赖炎症背景的调控机制。
**3. 细胞类型eQTLs更好地提名疾病效应基因**
通过对321个已知
IBD位点进行共定位分析，研究人员在180个位点（56%）中观察到了eQTLs或ieQTLs与GWAS信号的共定位， implicating 419个 distinct 效应基因。其中74个位点此前未被提名，257个为新型疾病效应基因。分析显示，细胞类型水平的eQTLs与GWAS信号共定位的 odds ratio (OR) 显著高于其他分辨率，证明细胞类型分辨率能更有效地识别疾病相关的调控变异。
**4. 树突状细胞Notch信号在
IBD中的作用**
在髓系细胞中，树突状细胞（DCs）是主要的效应细胞类型。研究在cDCs中鉴定出与
IBD共定位的Notch信号通路基因，包括MAML2（与UC风险共定位）和ZMIZ1（与CD风险共定位），以及PSEN2（与UC风险共定位）。这些结果表明，DCs中Notch信号传导的失调（通过MAML2和ZMIZ1表达降低或PSEN2表达增加）可能影响肠道稳态和免疫耐受，从而介导
IBD风险。
**5. 上皮Wnt信号在
IBD风险中的作用**
研究在结肠细胞和肠上皮干细胞/祖细胞中鉴定出多个与Wnt信号和上皮更新相关的效应基因。RASGRP1、LPIN3、MYC和RNF14的eQTLs与
IBD风险位点共定位。特别是在肠上皮干细胞中，MYC表达的eQTL与CD风险共定位；在炎症肠上皮细胞中，RNF14表达的ieQTL与CD风险共定位。这表明Wnt信号通路和上皮再生受损是
IBD屏障功能障碍的重要机制。
**6. 效应基因映射用于药物优先级排序**
研究识别了已知
IBD药物靶点（如ITGA4、JAK2）的共定位信号，支持其作为治疗靶点的有效性。此外，研究发现了潜在的药物重定位机会，如PRKCB抑制剂在单核细胞中的表达与UC风险相关，以及NDUFAF1和PSEN2的共定位可能提示二甲双胍和γ-分泌酶抑制剂的潜在副作用机制，为精准医疗提供了依据。
**讨论与结论**
IBDverse是目前规模最大的IBD相关组织单细胞图谱。研究证实，细胞类型分辨率对于eQTL发现具有关键影响。尽管低分辨率eQTLs更多位于启动子区且靠近TSS，但细胞类型水平的eQTLs位于增强子区且距离TSS更远，这与GWAS信号的分布特征一致。这种差异部分归因于进化选择压力：广泛影响疾病相关基因表达的调控变异可能受到负选择而频率极低，而局限于特定细胞背景的变异则可能以更髙频率存在并被检测到。
研究结论强调，疾病相关的遗传变异主要富集在细胞类型水平的eQTLs中，并通过受限的细胞背景发挥调控作用。研究不仅加倍了已知Notch和Wnt通路中
IBD GWAS效应基因的数量，还指出了上皮再生受损这一以前被忽视的风险维度。通过共定位分析，研究为解释非编码GWAS位点提供了精确框架，提出了关于
IBD发病机制的新假设，并强调了在健康和非健康组织中采样对于解析复杂疾病遗传学的重要性。未来的研究需结合实验验证以确立因果关系，并随着单细胞数据规模的扩大，进一步提高对个体位点调控机制的解释精度。
