DNER作为一种新型蛋白质参与了HSCR（先天性胆道闭锁）的发病机制：多组学结合孟德尔随机化分析

Hirschsprung病（HSCR）致病机制研究通过整合孟德尔随机化分析、单细胞转录组测序及功能实验，首次发现DNER蛋白通过调控肠神经嵴细胞（ENCC）迁移、分化和突触成熟，参与HSCR的肠神经节缺失形成。实验验证DNER在ENCC发育阶段动态表达，并证实其缺乏导致ENCC定植障碍及神经网络构建异常，同时揭示Notch信号通路作为下游机制。该研究为HSCR提供了新生物标志物和治疗靶点。

摘要

背景

赫希施普龙病（Hirschsprung disease, HSCR）是一种先天性疾病，其特征为肠神经节缺失。关于其发病机制，目前仍存在争议，且可用的生物标志物也非常有限。

方法

本研究采用多维度方法探索HSCR的潜在新靶点和分子机制，包括全蛋白质组范围的孟德尔随机化（Mendelian randomization, MR）分析、单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）、生物信息学分析以及通过细胞和组织实验进行验证。

结果

研究结果证实RET和AGRN是参与HSCR发生和发展的关键蛋白质，进一步强调了它们的关键作用。值得注意的是，我们首次发现DNER是一种对HSCR发病机制有显著影响的新蛋白质。孟德尔随机化和贝叶斯共定位分析显示DNER与HSCR风险之间存在显著的因果关系（OR = 0.12，95%置信区间：0.04–0.39，P = 4.54 × 10^-4）。scRNA-seq数据分析表明，在肠神经嵴细胞（enteric neural crest cells, ENCC）发育过程中DNER的表达增加，这一结果与不同发育阶段结肠组织中的Western blotting结果一致。同时，我们在肠神经元中检测到了DNER蛋白的表达，并观察到HSCR模型中结肠组织中DNER的表达显著降低。此外，DNER的表达下调不仅阻碍了ENCC的迁移，还影响了其后续向神经元的分化及突触成熟。所有这些结果表明DNER在肠神经系统（enteric nervous system, ENS）形成中起关键作用，并且对肠神经节缺失（HSCR病理学的核心特征）的形成具有决定性影响。功能富集分析揭示了Notch信号通路可能是其下游调控机制。

结论

本研究强调了DNER/Notch信号通路的重要性，并为HSCR的发病机制提供了新的见解。DNER可能成为HSCR的新型生物标志物和治疗靶点，未来的研究应重点探讨DNER/Notch通路在HSCR中的具体分子机制。

影响

• 本研究通过全蛋白质组范围的孟德尔随机化和贝叶斯共定位分析，确定DNER是Hirschsprung病发病机制中的新型致病蛋白。
• 我们证明DNER通过Notch信号通路调节肠神经嵴细胞的增殖、迁移和分化，单细胞RNA测序显示其在肠神经系统发育过程中的表达具有动态变化。
• 我们的发现确立了DNER-Notch信号通路在肠道神经发育中的作用，并表明DNER的缺失会干扰ENCC的定植、神经元的分化以及神经网络的构建。
• 这项工作为HSCR的发病机制提供了基础性见解，揭示了肠神经系统发育过程中一个此前未被充分重视的分子通路。

从全蛋白质组范围的孟德尔随机化分析到体内和体外实验，揭示了HSCR的潜在新靶点。