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Nature Genetics
多祖先全基因组关联与多组学分析揭示多发性硬化症的时空细胞特征

2026-09-15
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Nature Genetics | 多祖先全基因组关联与多组学分析揭示多发性硬化症的时空细胞特征

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本研究明确了 CD4+ T 细胞 和 内皮细胞 在多发性硬化症发病中的核心地位,为开发针对特定细胞亚群的精准免疫疗法及评估 血脑屏障 完整性提供了关键的实验设计依据。

 

文献概述

本文《Multiancestry genome-wide association and multiomics analyses elucidate spatiocellular features of multiple sclerosis genetics》,发表于《Nature Genetics》杂志,系统探讨了通过整合多祖先全基因组关联分析(GWAS)与单细胞及空间转录组技术,深入解析多发性硬化症(MS)遗传风险的细胞与空间分布特征。

背景知识

多发性硬化症(多发性硬化症)是一种中枢神经系统慢性炎症性疾病,其核心病理特征是时空分散的脱髓鞘病变。尽管已知 HLA 区域是主要风险位点,但非欧洲人群(特别是东亚人群)的遗传背景研究长期匮乏,导致对疾病异质性的理解存在盲区。目前,多发性硬化症 的遗传机制研究主要依赖批量转录组数据,难以精确定位致病的具体细胞亚群,且缺乏对病变组织空间异质性的解析。此外,血脑屏障 功能障碍作为疾病关键特征,其遗传调控机制尚不明确。本研究切入点在于利用大规模多祖先 GWAS 数据发现新的风险位点,并结合单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)和空间转录组(ST)技术,从时空维度精准定位 CD4+ T 细胞、调节性 T 细胞 及 内皮细胞 等关键细胞类型在疾病发生发展中的具体作用,从而填补从遗传变异到组织病理的机制空白。

 

针对多发性硬化症及自身免疫疾病机制研究,提供定制化的基因敲除与条件性敲除小鼠模型,助力解析 CD4+ T 细胞及内皮细胞功能,加速免疫调控通路验证。

 

研究方法与核心实验

作者首先构建了包含 688 例日本患者和 205,199 例对照的 GWAS 数据集,并整合了欧洲、非洲和美洲祖先的共计 29,374 例病例和 1,843,563 例对照数据,进行了跨祖先荟萃分析。在此基础上,研究团队利用 scDRS 算法,将 GWAS 结果与来自 20 例 MS 患者的外周血单个核细胞(PBMCs)scRNA-seq 数据及 MS 皮层下病变的单核 RNA 测序(snRNA-seq)数据进行整合分析,以识别疾病相关的细胞类型。此外,研究还创新性地将 GWAS 结果与 MS 病变的空间转录组(ST)数据结合,利用 gsMap 工具绘制了遗传风险在病变不同空间区域(如病变边缘、核心、血管浸润区)的分布图谱。

关键结论与观点

  • 发现日本人群特有的 ETS1 上游风险位点(rs2199759),该位点可能通过调控 ETS1 转录因子影响淋巴系分化及 血脑屏障 功能,提示 ETS1 是东亚人群特有的关键致病基因。
  • 通过跨祖先荟萃分析鉴定了 22 个新的易感位点,包括 SEMA4DPRF1 等基因,证实了扩大样本量和多样化人群对于发现低频变异的重要性。
  • 单细胞分析显示,MS 遗传风险显著富集于 CD4+ T 细胞 谱系(特别是记忆性调节性 T 细胞)以及 内皮细胞、星形胶质细胞 等非免疫细胞,揭示了 内皮细胞 在维持 血脑屏障 完整性中的遗传易感性。
  • 空间转录组分析揭示了 MS 病变中遗传风险的空间异质性,发现风险信号在活跃病变的血管浸润区(VI)和病变边缘(LR)显著富集,表明 免疫细胞 浸润和脱髓鞘过程具有特定的时空遗传驱动特征。

研究意义与展望

该发现对 药物开发 具有深远影响,提示未来的治疗策略不应仅局限于抑制 T 细胞,还应关注 内皮细胞 和 星形胶质细胞 的靶向干预,以修复 血脑屏障 并阻断炎症扩散。在 临床监测 方面,研究提出的时空异质性特征为评估疾病活动度及预测进展提供了新的生物标志物方向。对于 疾病建模,本研究强调了构建包含多祖先背景及特定细胞亚群特征的动物模型或类器官模型的重要性,以更真实地模拟 MS 的复杂病理过程。

 

构建全人源化抗体小鼠模型及免疫系统人源化小鼠,用于模拟人类自身免疫反应,评估针对多发性硬化症新型生物制剂的药效与安全性。

 

结语

本研究通过整合多祖先遗传学与前沿空间多组学技术,不仅填补了东亚人群 多发性硬化症 遗传图谱的空白,更从细胞和空间维度重新定义了疾病的遗传架构。研究证实了 CD4+ T 细胞 与 内皮细胞 的协同作用在 多发性硬化症 发病机制中的核心地位,特别是揭示了 ETS1 基因在特定人群中的关键作用。这一发现为理解 血脑屏障 破坏的遗传基础提供了新视角,并强调了在 药物开发 中针对特定细胞微环境进行干预的必要性。从实验室研究到临床转化,该成果为构建更精准的 多发性硬化症 诊疗体系奠定了坚实的基石,推动了对疾病时空动态演变的深入理解,有望指导未来开发更具针对性的疾病修饰疗法。

 

文献来源:
Rintaro Fujimoto, Kotaro Ogawa, Shinichi Namba, Noriko Isobe, and Yukinori Okada. Multiancestry genome-wide association and multiomics analyses elucidate spatiocellular features of multiple sclerosis genetics. Nature Genetics.