【昊閱讀】橫向+縱向樣本設(shè)置研究：探究外周血甲基化特征對(duì)于克羅恩病的因果關(guān)系

發(fā)稿時(shí)間：2019-09-10來源：天昊生物

文章標(biāo)題：Blood-Derived DNA Methylation Signatures of Crohn's Disease and Severity of Intestinal Inflammation.

影響因子： 19.233 PMID：30779925 期刊年卷：Gastroenterology 2019 06;156(8)

研究背景

• 克羅恩病是一種慢性，容易反復(fù)發(fā)作的炎癥性疾病，病人之間的病程差異很大。絕大多數(shù)的患者都伴有炎癥表型（B1），但大約20%的患者會(huì)在5年內(nèi)快速進(jìn)展為更為復(fù)雜的疾病表型，如狹窄型克羅恩病(B2)。兒科患者更容易發(fā)生疾病進(jìn)展。
• 本文分析了兒科患者克羅恩病診斷時(shí)和后續(xù)病程時(shí)間點(diǎn)血液樣本中的DNA甲基化模式，以識(shí)別與疾病發(fā)生發(fā)展可能的甲基化關(guān)聯(lián)。

研究方法

• 橫向樣本：164例兒科患者（150例B1型和14例B2型，1-7歲）+對(duì)照74例
• 縱向樣本：164例患者的5年跟蹤
• 樣本：外周血
• 監(jiān)測平臺(tái)：850K甲基化芯片；Infinium MultiEthnic Global-8 Kit (Illumina)

研究結(jié)果

1 、case-control的差異甲基化分析：共有1189個(gè)顯著差異的 CpG甲基化位點(diǎn)(false discovery rate [FDR] < 0.05)。其中，976 個(gè)CpG位點(diǎn)在case中高甲基化，213 (18%)個(gè)位點(diǎn)在case 中低甲基化。

圖：甲基化差異分析曼哈頓圖

2 、 獨(dú)立樣本表達(dá)差異的驗(yàn)證： 1189 個(gè)甲基化位點(diǎn)對(duì)應(yīng)717個(gè)基因，在獨(dú)立的60個(gè)患者和12例對(duì)照中，162 (28%)個(gè)基因存在差異表達(dá)。但是基因表達(dá)和對(duì)應(yīng)的甲基化位點(diǎn)甲基化程度，有的是負(fù)相關(guān)有的是正相關(guān)。

3 、甲基化和炎癥表型的關(guān)系：1189 個(gè)甲基化位點(diǎn)，其中1155 (97%)個(gè)和血清炎癥指標(biāo)（C反應(yīng)蛋白）顯著相關(guān)。

4、樣本縱向跟蹤：在150例 B1患者的5年隨訪期間，55例進(jìn)展為B2，因此，最終結(jié)局時(shí)，樣本為95例B1患者和49例B2患者。隨訪期間，患者都接受了治療，因此C反應(yīng)蛋白指標(biāo)都有下降。對(duì)于164例患者，1189個(gè)甲基化位點(diǎn)有1179 (99.2%)個(gè)在診斷時(shí)和隨訪時(shí)出現(xiàn)了負(fù)相關(guān)，即和對(duì)照組不再表現(xiàn)出顯著差異。

5、臨床數(shù)據(jù)提示，患者的小兒克羅恩病活動(dòng)指數(shù)(PCDAI)在診斷時(shí)顯著高于隨訪時(shí)（median score =30；N=159 VS median score=5；N=149）。1189 個(gè)甲基化位點(diǎn)與PCDAI顯著正相關(guān)。

6 、藥物與甲基化水平逆轉(zhuǎn)情況：將患者按治療方式不同，分為多組。每組之間的甲基化水平差異沒有達(dá)到基因組顯著水平，提示藥物可能不是基因組甲基化水平逆轉(zhuǎn)的主要因素。

圖：甲基化beta值在各組樣本的箱圖

7 、推測甲基化在克羅恩病中的因果關(guān)系

對(duì)于1189個(gè)差異甲基化位點(diǎn)，其中194個(gè)受基因組DNA變異調(diào)控，即mQTL的調(diào)控。針對(duì)每個(gè)CpG，我們選出最顯著的SNP，作為這個(gè)CpG位點(diǎn)的前哨SNP，利用孟德爾隨機(jī)化(Mendelian Randomization,MR)研究設(shè)計(jì)來分析甲基化在克羅恩病中的因果關(guān)系?；诩谆瘜?dǎo)致克羅恩疾病的發(fā)生的模型，確定了3個(gè)CpG位點(diǎn)（cg15706657, cg23216724: near GPR31; and cg20406979: near RNASET2），這三個(gè)位點(diǎn)在診斷時(shí)差異顯著，并且在后期的治療和跟蹤中沒有發(fā)生甲基化的逆轉(zhuǎn)。同時(shí)，這三個(gè)甲基化位點(diǎn)還受IBD的GWAS位點(diǎn)-rs1819333的調(diào)控。因此，這三個(gè)甲基化位點(diǎn)符合受SNP調(diào)控，并最終參與克羅恩病發(fā)生這樣的假設(shè)（下圖A）。而基于模型B，即甲基化的變化是疾病發(fā)生的結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本研究檢測到的絕大多數(shù)差異甲基化位點(diǎn)是疾病的結(jié)果導(dǎo)致的，提示甲基化的特征譜中，只有極小一部分是真正參與疾病的發(fā)生。

8、本研究未能提示外周血甲基化對(duì)于克羅恩疾病的預(yù)測和預(yù)后有提示作用。

研究結(jié)論

伴有急性炎癥的克羅恩患者經(jīng)過治療，其外周血甲基化特征譜即回復(fù)到類似于未有腸道炎癥患者的狀態(tài)，提示克羅恩患者外周血的甲基化變化可能是疾病的炎癥表型導(dǎo)致的結(jié)果而不是參與了疾病本身的發(fā)生和發(fā)展。