DNA甲基化与转录组整合分析揭示干燥综合征发病新机制

《Epigenetics & Chromatin》：Integrated study of DNA methylation and transcriptome: a new perspective for exploring the pathogenesis of Sj?gren's syndrome

本研究通过RRBS技术结合转录组数据整合分析，首次系统揭示干燥综合征患者腮腺组织中DNA甲基化异常模式，发现29,462个差异甲基化区域（DMRs）并鉴定LCP2、BTK等9个关键枢纽基因。该研究为阐明SS表观遗传调控机制提供了新视角，对开发新型诊断标志物和治疗靶点具有重要意义。

　　

在自身免疫疾病研究领域，干燥综合征（Sjogren's syndrome, SS）作为一种慢性系统性自身免疫性疾病，长期以来其发病机制尚未完全阐明。患者主要表现为外分泌腺淋巴细胞浸润和功能受损，导致口干眼干等症状，严重者可发展为B细胞淋巴瘤。传统研究多聚焦于基因组和转录组层面，然而表观遗传调控特别是DNA甲基化在SS发病中的作用仍知之甚少。

DNA甲基化作为动态调节的表观遗传标记，通过影响基因转录过程在自身免疫疾病发生发展中起关键作用。值得注意的是，甲基化修饰往往在疾病早期快速发生，这为早期诊断和干预提供了可能。但目前针对SS靶器官腮腺组织的全基因组甲基化研究仍属空白，特别是高CpG密度区域的甲基化模式及其与转录组变化的关联亟待探索。

为解决这一科学问题，北京大学口腔医院病理科李彬彬教授团队在《Epigenetics & Chromatin》发表了题为"Integrated study of DNA methylation and transcriptome: a new perspective for exploring the pathogenesis of Sjogren's syndrome"的研究论文。该研究创新性地采用简化代表性重亚硫酸盐测序（Reduced representation bisulfite sequencing, RRBS）技术，对4例SS患者和3例对照的腮腺组织进行全基因组DNA甲基化检测，并结合公共数据库GSE40611的转录组数据开展整合分析。

研究团队主要运用了以下关键技术方法：首先通过RRBS技术检测全基因组DNA甲基化模式，使用MspI限制性内切酶特异性切割CG位点，经末端修复、加A尾、连接甲基化适配器等步骤后构建文库；其次利用Metilene软件进行差异甲基化区域（Differentially methylated regions, DMRs）识别，设定平均甲基化差异≥0.1、DMRs内CpG位点数≥5等严格标准；同时整合GEO数据库中17例SS和18例正常腮腺组织的转录组数据，通过STRING数据库构建蛋白质相互作用网络，并应用CytoHubba、MCODE等算法筛选枢纽基因；最后通过RT-qPCR实验验证关键基因表达。

DNA甲基化谱分析结果

研究共鉴定出29,462个DMRs，其中高甲基化区域24,116个，低甲基化区域5,346个，表明SS整体呈现甲基化水平升高趋势。DMRs平均长度为167.6bp，主要分布于启动子区、外显子区等基因调控区域。全基因组甲基化分布Circos图显示DMRs在染色体上呈现特异性分布模式。

启动子区域功能富集分析

在基因启动子区域共识别4,390个DMRs，对应3,852个差异甲基化基因（Differentially methylated genes, DMGs）。GO功能富集分析显示这些基因显著富集于转录调控、免疫应答等生物过程；KEGG通路分析揭示DMGs主要参与NF-κB信号通路、Jak-STAT信号通路、T/B细胞受体信号通路等免疫相关通路，以及PI3K-Akt、MAPK等代谢通路。

枢纽基因鉴定与验证

通过整合3,852个DMGs和351个差异表达基因（Differentially expressed genes, DEGs），筛选出52个重叠靶基因。蛋白质相互作用网络分析鉴定出9个枢纽基因：LCP2、BTK、LAPTM5、ARHGAP9、IKZF1、WDFY4、CSF2RB、ARHGAP25和DOCK8。值得注意的是，BTK、IKZF1等5个基因呈现"启动子高甲基化-表达上调"的非经典调控模式，而LCP2、ARHGAP25等4个基因符合"启动子低甲基化-表达上调"的经典模式。RT-qPCR验证结果显示9个枢纽基因在SS组织中均呈现上调表达趋势。

研究结论与讨论部分强调，该研究首次系统描绘了SS靶器官腮腺组织的DNA甲基化图谱，发现整体甲基化水平升高这一重要特征。通过整合表观基因组与转录组数据，不仅验证了T/B细胞受体信号通路、NF-κB通路等已知免疫相关通路的异常，还揭示了PI3K-Akt、MAPK等代谢通路在SS发病中的新作用。特别重要的是，研究发现BTK、IKZF1等关键基因存在"启动子高甲基化-表达上调"的反常调控现象，挑战了DNA甲基化抑制基因转录的经典认知，为理解SS表观遗传调控复杂性提供了新视角。

该研究的创新性在于首次采用RRBS技术分析SS腮腺组织，聚焦疾病靶器官的甲基化特征，并发现非经典甲基化调控模式。鉴定的9个枢纽基因为SS诊断生物标志物和治疗靶点开发提供了新方向，其中BTK抑制剂remibrutinib的临床疗效已初步验证这些靶点的治疗潜力。尽管存在样本量有限、技术平台差异等局限性，但本研究为阐明SS表观遗传机制奠定了重要基础，为未来大样本研究和靶向治疗策略开发提供了新思路。