近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院風(fēng)濕免疫病學(xué)研究所沈南教授團隊在最新一期《自然-通訊》發(fā)表文章。該研究以疾病的空間基因組學(xué)為核心，整合遺傳學(xué)、表觀組學(xué)、CRISPR篩選等技術(shù)，深度解析了基因組非編碼區(qū)變異導(dǎo)致狼瘡關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子異常表達的生物學(xué)機制。

系統(tǒng)性紅斑狼瘡是一種與遺傳因素密切相關(guān)的自身免疫性疾病，目前發(fā)現(xiàn)的狼瘡相關(guān)易感位點絕大部分位于基因組的非編碼區(qū)，但具有挑戰(zhàn)的問題是如何從復(fù)雜基因組暗物質(zhì)中挖掘出具有功能的基因變異并明確其調(diào)控的靶基因。沈南教授帶領(lǐng)的團隊近年來成功構(gòu)建了新型基因組編輯和空間基因組學(xué)的研究體系，圍繞該關(guān)鍵問題取得一系列突破性進展。

據(jù)悉，轉(zhuǎn)錄因子是與特異性DNA序列結(jié)合調(diào)控基因表達的蛋白。在自身免疫病中，轉(zhuǎn)錄因子異常表達介導(dǎo)疾病關(guān)鍵信號通路的激活參與疾病的發(fā)生發(fā)展，闡明狼瘡關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的失常機制有助于發(fā)現(xiàn)新的治療靶點和開發(fā)新型的治療方法。轉(zhuǎn)錄因子IRF8對免疫細胞的發(fā)育分化及活化具有重要的功能，而在狼瘡病人外周血淋巴細胞內(nèi)存在明顯的異常表達，基因敲除小鼠模型也證實了其在狼瘡發(fā)病中的重要作用。但目前對IRF8異常表達的機制并不清楚。

該研究立足于遺傳學(xué)角度解析IRF8異常表達的機制。通過多個人群GWAS數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)在IRF8基因座區(qū)域存在多個自身免疫病相關(guān)的易感位點，同時由于連鎖不平衡，使得相關(guān)位點的數(shù)量進一步增加，為鑒定功能性的疾病易感位點增加了極大難度。為解決該問題，研究人員利用CRISPR array方法對相關(guān)疾病易感位點進行了高通量篩選，發(fā)現(xiàn)定位于IRF8下游大約64kb的SNP(rs2280381)所在基因組區(qū)域作為一個增強子，在單核細胞內(nèi)特異性調(diào)控IRF8表達。

為解析該增強子發(fā)揮功能的機制，研究人員采用三維空間組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)該增強子區(qū)域與IRF8啟動子在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近發(fā)揮調(diào)控功能。有趣的是，該空間結(jié)構(gòu)的形成需要增強子RNA參與，增強子RNA同時作為腳手架募集表觀修飾酶TET1，影響染色質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)和表觀修飾調(diào)控IRF8的表達。通過對基因組精準(zhǔn)編輯產(chǎn)生不同基因型的細胞系的功能研究揭示SLE病人攜帶的致病性變異可影響增強子核心序列與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，改變增強子表觀修飾信號和染色體開放狀態(tài)，導(dǎo)致IRF8表達調(diào)控失衡。該研究為鑒定功能性疾病易感位點，解析疾病關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子異常表達的機制提供了一個經(jīng)典的范例。而發(fā)現(xiàn)的疾病細胞特異性增強子，可以作為潛在的治療靶點，細胞特異性的調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的表達，實現(xiàn)疾病的精準(zhǔn)治療，具有一定的臨床轉(zhuǎn)化意義。

該文章的通訊作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院沈南教授和侯國俊博士，第一作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院博士生周甜、博士生朱心怡和深圳福田風(fēng)濕病?？漆t(yī)院葉志中主任醫(yī)師。

關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)錄因子 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院 空間結(jié)構(gòu)