基于全基因组关联研究鉴定MMP14和MKLN1作为结直肠癌易感基因及药物重定位候选靶点

为解决结直肠癌(CRC)遗传机制不明和药物开发难题，研究人员通过两阶段GWAS分析韩国人群队列，发现MMP14(rs3751489)和MKLN1(rs75170436)是新型CRC易感基因(CADD>15)，并利用深度学习预测PPARβ/δ激动剂GW0742为潜在治疗药物(结合评分12.06，成药性0.85)，为CRC精准治疗提供新靶点。

　　

结直肠癌是全球第三大高发恶性肿瘤，在韩国发病率呈持续上升趋势，2020年年龄标准化发病率已达27.1/10万。虽然已知肥胖、年龄等风险因素，但遗传因素贡献度达13-35%且多数仍未阐明。传统GWAS已发现250余个CRC相关位点，但存在三大瓶颈：一是易感基因功能机制不清，二是缺乏针对东亚人群的研究，三是难以直接转化临床应用。这些空白严重制约了精准预防和治疗策略的开发。

为破解这些难题，韩国忠北国立大学联合首尔国立大学医院等机构的研究团队开展了一项创新性研究。通过两阶段GWAS分析韩国5,360例CRC患者和47,884例对照，结合深度学习药物预测和结构生物学验证，不仅发现新的遗传靶点，还直接锁定临床可用药物。该突破性成果发表于《Journal of Translational Medicine》，为CRC防治提供了从基因到药物的完整解决方案。

研究采用三大关键技术：1)基于韩国芯片(Korean Chip)的GWAS分析，包含SNUH医院500例CRC与1,500例年龄性别匹配对照的发现队列，以及CNUH医院4,860例CRC与46,384例对照的验证队列；2)DeepPURPOSE深度学习模型预测药物-靶点相互作用，结合DogSiteScorer评估成药性；3)AlphaFold2蛋白结构预测和PyMOL结构比对，分析rs3751489导致的MMP14氨基酸变异(R431H)对药物结合的影响。

【Signals and functional annotations of GWAS on CRC risk】
通过严格质量控制(MAF>1%，HWE P>1×10^-6，检出率>98%)，发现阶段鉴定出106个显著SNP(P<5×10^-8)。meta分析确认rs75170436(MKLN1，β=-0.90，P_meta=5.90×10^-13)和rs3751489(MMP14，β=-1.91，P_meta=2.31×10^-12)为最强信号。功能注释显示：MMP14变异属外显子突变(CADD=32，top 0.1%有害突变)，直接改变蛋白结构；MKLN1变异虽位于内含子区(CADD=15.52)，但通过调控影响基因功能。

【Gene expression in sigmoid colon and transverse colon tissues】
GTEx数据库分析揭示MMP14在结肠组织中异常高表达(乙状结肠TPM=134.6，横结肠TPM=97.56)，显著高于MKLN1(TPM=11.81/7.96)。这与临床研究一致——MMP14过表达与CRC不良预后相关，可能通过激活VEGF-A导致血管功能紊乱和T细胞浸润障碍。

【Potential drug-repositioning candidate discovery targeting MKLN1 and MMP14】
深度学习筛选Broad研究所化合物库发现：GW0742(PPARβ/δ激动剂)对MMP14参考等位基因(G)结合评分最优(12.06)，成药性评分达0.85。而突变型(A)结合效能显著下降(评分升至21.15)，提示等位基因特异性治疗效果。虽然MKLN1-GW0742结合评分3.79，但成药性仅0.51，故聚焦MMP14靶向治疗。

【Structure-based analysis of MMP14】
AlphaFold2结构预测显示rs3751489导致R431H突变，使MMP14蛋白RMSD达17.37?，显著改变结合口袋构象。这解释了GW0742对野生型MMP14的特异性亲和力——突变组结合评分升高75%，从机制上支持GW0742对携带参考等位基因患者的潜在疗效。

这项研究开创性地将多组学分析贯穿CRC研究全链条：在遗传层面，首次报道MMP14和MKLN1是韩国人群CRC易感基因；在机制层面，证实MMP14结构性变异直接影响药物结合；在转化层面，提出GW0742这一已进入临床的PPARβ/δ激动剂可作为精准治疗候选药物。特别值得注意的是，野生型MMP14携带者占人群98%，使GW0742具有广泛适用潜力。尽管需进一步验证体内效果，但该研究为CRC防治提供了从风险预测到靶向治疗的完整框架，彰显了后GWAS时代多学科交叉研究的巨大价值。