张海涵|马修·T·帕特里克|米纳尔·K·萨克卡尔|雷切尔·博格尔|李秦萌格|兰吉塔·乌帕拉|贝瑟尼·E·佩雷斯·怀特|林恩·佩图霍娃|尼克·丹德|菲利普·E·斯图尔特|安吉拉·M·克里斯蒂亚诺|迈克尔·A·辛普森|乔纳森·N·巴克|斯蒂芬·韦丁格|罗伯特·L·莫德林|雷吉娜·C·贝茨|迪内什·卡纳|约翰·瓦尔加|J·米歇尔·卡伦伯格|凯文·何|曹兰
摘要
背景
转录组范围关联研究(TWAS)能够识别基因调控表达(GReX)成分,并在全基因组关联研究(GWAS)中确定致病基因,但通常受限于单一细胞环境的限制。
目的
我们假设在多种条件下对GReX进行建模可以提高识别复杂炎症性疾病致病基因的能力。
方法
我们在角质形成细胞中,对400个转录组在八种促炎细胞因子刺激下进行了TWAS分析,针对七种炎症性皮肤病(特应性皮炎、银屑病、痤疮、斑秃、系统性硬化症、SLE和白癜风)的GWAS数据,对18,599个基因的GReX进行了建模。
结果
我们的TWAS从这七种疾病中识别出274个具有显著基因关联的位点。我们提出了致病基因及其相关的促炎细胞因子刺激因素,包括:银屑病中的ERAP2与IL-17A+TNF刺激相关;痤疮中的WNT10A与IFNγ刺激相关;斑秃、痤疮和SLE中的RAET1L、MAP3K11和ITGAM分别与TNF刺激相关。值得注意的是,我们通过TWAS识别的基因与GWAS信号的高度共定位(p = 1.03×10^-15),并且我们的方法成功捕捉到了超过85%具有共定位eQTL的基因。利用单细胞分辨率的空间分析,我们进一步证明了在银屑病皮肤中,TWAS信号受到表达TNF/IL-17的细胞的显著影响。
结论
在相关细胞状态下对基因表达进行建模显著提高了TWAS的检测能力和分辨率。
临床意义
我们的研究结果表明,复杂皮肤疾病的遗传信号会影响上皮细胞的炎症反应,并为不同炎症性皮肤病中易感位点如何调节角质形成细胞中的共同和独特细胞因子反应提供了线索。