糖尿病视网膜病变中表观遗传调控机制的多组学研究：关键基因与免疫细胞特异性表达的发现

为探究糖尿病视网膜病变（DR）复杂表观遗传机制，研究人员整合 DNA 甲基化、mRNA 及 miRNA 数据，构建调控网络，筛选出 TFRC 等 5 个枢纽基因，发现其在免疫细胞中特异性表达，为 DR 诊疗提供新方向。

　　

糖尿病视网膜病变（DR）作为糖尿病最常见的微血管并发症之一，随着糖尿病发病率攀升，其患病率也逐年增加。当前临床治疗手段如全视网膜光凝（PRP）和抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）疗法，仅能延缓病情进展，无法彻底治愈。深入揭示 DR 的发病机制，寻找新的治疗靶点迫在眉睫。越来越多证据表明，表观遗传修饰（如 DNA 甲基化、非编码 RNA 调控等）在 DR 的发生发展中扮演关键角色，但目前缺乏对其综合调控机制的全面解析。

在此背景下，来自陕西省眼科医院、西北大学附属西安市人民医院（西安市第四医院）眼科的研究人员开展了相关研究。他们通过多组学整合分析，构建了 DR 的表观遗传调控网络，鉴定出关键调控基因，研究成果发表在《Diabetology & Metabolic Syndrome》，为 DR 的分子机制解析和治疗策略开发提供了新视角。

研究主要采用以下关键技术方法：从 Gene Expression Omnibus 数据库获取 DR 相关的 DNA 甲基化（GSE121820）、mRNA（GSE189005）、miRNA（GSE189002）表达数据集及单细胞测序数据（GSE204880）；运用 limma 包进行差异表达分析，通过 Starbase 数据库预测 miRNA 靶基因，利用 STRING 构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络，借助 Cytoscape 的 MCODE 算法筛选枢纽基因；采用 Seurat 包对单细胞 RNA 测序数据进行质控、归一化及细胞聚类分析，并通过 Harmony 进行批次效应校正。

研究结果

差异表观遗传特征筛选

通过对 DR 患者与健康对照的数据分析，鉴定出 10,716 个差异甲基化基因（DMGs）、1,181 个差异表达 mRNA（DEGs）和 615 个差异表达 miRNA（DEmiRs）。GO 和 KEGG 分析显示，DMGs 富集于 GTP 酶活性调控、 Hippo 信号通路等；DEGs 与髓系细胞发育、核糖体通路相关；DEmiRs 涉及细胞衰老、黏着连接等通路。

表观遗传调控网络构建

• 甲基化 - 表达调控网络：交叉分析 DMGs 与 DEGs，得到 537 个差异甲基化 mRNA，富集于 TGF-β、ErbB 信号通路等，提示其在视网膜纤维化和血管损伤中的作用。

• miRNA-mRNA 调控网络：构建 220 对 miRNA-mRNA 调控关系，涉及网格蛋白依赖的内吞作用、细胞衰老通路，其中 hsa-miR-27a-3p、hsa-miR-31-5p 等枢纽 miRNA 通过调控靶基因参与 DR 病理过程。

枢纽基因鉴定与功能分析

整合多网络分析，筛选出 TFRC、AP2M1、AP2A1、DAB2、PPP1CB 共 5 个枢纽基因。PPI 网络显示其与内吞作用、血管稳定性相关。单细胞 RNA 测序表明，这些基因在视网膜内皮细胞（EC-R）、肾小球毛细血管内皮细胞（GC-EC）、巨噬细胞等免疫细胞中特异性表达，如 AP2M1 和 PPP1CB 在视网膜周细胞（RPC）中高表达，提示其通过调控免疫细胞功能和血管稳态参与 DR 发病。

跨疾病相关性分析

在糖尿病肾病（DKD）中，枢纽基因在 EC-R、GC-EC 和 RPC 等细胞中的表达模式与 DR 相似，暗示 DR 与 DKD 可能共享内皮细胞相关的表观遗传调控机制，为糖尿病并发症的共性研究提供了线索。

研究结论与意义

本研究通过多组学整合，系统解析了 DR 的表观遗传调控网络，鉴定出 5 个关键枢纽基因，并揭示其在免疫细胞中的特异性表达模式。研究结果不仅深化了对 DR 发病机制的理解，证实了 DNA 甲基化、miRNA 调控与免疫细胞功能在 DR 中的密切关联，还为 DR 的早期诊断（如枢纽基因作为生物标志物）和治疗（如靶向 TFRC 调节铁代谢、干预 AP2 复合体功能）提供了新靶点。此外，跨疾病分析提示的 DR 与 DKD 表观遗传机制共性，为糖尿病微血管并发症的联合防治策略开发奠定了基础。尽管研究存在样本量较小、未涵盖组蛋白修饰等局限，但其为 DR 的精准医学研究提供了重要方向，有望推动基于表观遗传调控的个性化治疗发展。