软骨转录调控图谱揭示骨关节炎发病机制：大规模eQTL分析与功能精细定位研究

本研究针对骨关节炎(OA)遗传调控机制不明确的问题，通过204例中国汉族患者软骨样本开展迄今最大规模的软骨表达数量性状位点(eQTL)分析，鉴定出3352个独立eQTLs和19个新OA风险基因，发现117个等位特异性开放染色质(ASoC)变异和547个转录因子结合破坏(TBD)位点，实验验证rs11750646-T通过增强雄激素受体(AR)结合促进PIK3R1表达。该研究为OA精准诊疗提供重要遗传调控资源。

　　

骨关节炎作为全球最常见的慢性关节疾病，影响着超过5亿人口，其发病机制与关节软骨退变密切相关。尽管全基因组关联研究(GWAS)已鉴定出百余个OA风险位点，但约90%位于非编码区，其通过何种机制调控基因表达仍不清楚。更关键的是，作为OA主要靶组织的软骨，其特异性eQTL数据未被纳入GTEx项目，先前研究仅基于99例欧洲样本，难以全面解析OA遗传调控网络。

西安交通大学附属红会医院的研究团队在《eBioMedicine》发表重要成果，通过204例中国汉族OA患者软骨样本（迄今最大队列），整合多组学分析和功能验证，系统绘制了软骨特异性遗传调控图谱。研究采用Illumina Infinium Asian Screening Array-24芯片进行基因分型，结合RNA-seq构建eQTL数据库；利用16例软骨ATAC-seq数据鉴定等位特异性开放染色质位点；开发等位敏感型转录因子足迹分析技术解析调控机制；通过CRISPR编辑和双荧光素酶报告系统验证关键变异功能。

研究首先鉴定出3109个eGenes的3352个独立eQTL信号，其中102个基因通过条件分析发现新调控位点。表观基因组分析显示eVariants显著富集于H3K27ac标记的超增强子区域。创新性发现包括：

Cartilage cis-eQTL mapping and charactering
通过条件分析发现227个基因存在多独立调控信号，如SNAP91受rs145051363和rs623263双重调控。与欧洲数据比较揭示19.3%中国特异性eVariants在欧洲人群MAF<0.05，凸显种族差异价值。

Functional fine-mapping identifies candidate causal variants and regulatory mechanisms
发现117个ASoC-eVariants（如rs3771239-C通过增强SDC1位点染色质开放性上调表达），并建立等位敏感型足迹分析方法，鉴定547个TBD-eVariants。其中rs11663049-C破坏E2F5结合，经TFi-eQTL证实其调控CEP192表达。

Evaluation of chondrocyte subtype contributions to eQTL effects
基于最新软骨单细胞图谱，通过ci-eQTL分析发现120个亚型依赖性调控对，如rs12948220-T在preHTC中特异性促进TRPV3表达。

eQTL-GWAS integration identifies osteoarthritis risk genes
整合28项OA GWAS鉴定43个共定位基因，包括19个新风险基因。ERG、PIK3R1和WNT3等已知参与软骨保护通路，而FILIP1等8个基因在软骨分化中呈现动态表达。

SLC44A2 expression might be regulated by OA risk variant rs3810154 via altering chromatin accessibility
rs3810154-G通过增强下游增强子开放性上调SLC44A2，该基因在软骨分化后期高表达。Hi-C证实其与启动子存在染色质互作，CRISPR删除实验验证调控功能。

PIK3R1 expression is regulated by OA risk variant rs11750646 via affecting AR binding
OA保护性等位基因rs11750646-T增强AR结合能力，实验证实其可促进PIK3R1表达（P=4.43×10^-3）。等位特异性ChIP-qPCR显示AR对T等位结合偏好性达3.1倍，基因敲除后荧光素酶活性下降42%。

该研究构建了最全面的软骨遗传调控图谱，其创新性体现在：首次在中国人群建立大规模软骨eQTL资源；开发等位敏感型足迹分析方法解析TF结合特异性；发现preHTC等亚型特异性调控网络；实验证实rs11750646/AR/PIK3R1分子轴。这些发现不仅为OA精准分型提供分子标志物，更揭示了染色质开放性改变和TF结合破坏两大核心调控机制，为靶向治疗开发奠定基础。值得注意的是，PIK3R1通过PI3K/Akt通路维持软骨稳态的机制，以及AR在软骨中的非经典作用，都将成为后续研究的重要方向。