《Reproductive Toxicology》：Systematic analyses uncover endocrine-disrupting chemical-responsive genes linked to endometriosis
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子宫内膜异位症是由遗传和环境因素共同作用导致的慢性雌激素依赖性疾病，本研究整合孟德尔随机化、贝叶斯共定位和单细胞转录组测序技术，鉴定出8个与疾病风险显著相关的基因（PRLR、SULT1B1、DIP2B、FBXO5、CDCA2、AGPAT1、PDE5A、VPS13B），并通过化学-基因相互作用网络揭示EDCs（如全氟辛酸、三苯基膦、双酚A）可能通过影响这些基因的细胞特异性表达调控疾病发展。
杨刚红|张唐安素|周静轩|王凌飞|王一荣|舒万义|王洪波|陈海燕
中国浙江省温州市温州医科大学第二附属医院及玉英儿童医院
摘要
子宫内膜异位症是一种慢性、依赖雌激素的疾病，受遗传和环境因素的影响，其中包括内分泌干扰化学物质（EDCs）。本研究旨在通过整合孟德尔随机化（MR）、贝叶斯共定位和单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，识别与子宫内膜异位症风险相关的EDC响应基因。我们首先使用经过整理的化学物质-基因相互作用数据库编制了一份EDC响应基因列表。随后，应用MR和贝叶斯共定位分析，将基因表达数量性状位点（eQTL）数据与子宫内膜异位症的全基因组关联研究（GWAS）数据相结合。我们发现了8个具有强因果关联和共同遗传调控证据的基因（PRLR、SULT1B1、DIP2B、FBXO5、CDCA2、AGPAT1、PDE5A和VPS13B）。scRNA-seq分析显示，这些基因在间充质细胞、上皮细胞和平滑肌细胞中存在差异表达。PRLR在间充质细胞中富集，而PDE5A在平滑肌细胞中表达较高。化学物质-基因相互作用网络进一步揭示了与这些基因相关的特定EDCs，如全氟辛酸、三苯基磷酸和双酚A。本研究揭示了EDCs可能影响子宫内膜异位症风险的分子途径，并确定了潜在的生物标志物和治疗靶点。这些发现还为研究其他激素敏感性疾病中的基因-环境相互作用提供了一种可扩展的方法。
引言
子宫内膜异位症是一种慢性、依赖雌激素的炎症性疾病，其特征是子宫内膜样组织的异位存在，最常见于卵巢、盆腔腹膜和其他生殖结构[1]。大约10%的育龄妇女受到影响，导致慢性盆腔疼痛、痛经、性交痛和不孕等严重症状[2]。尽管对生活质量的影响显著且医疗负担沉重，但其发病机制仍不完全清楚[3]。目前的诊断方法具有侵入性且常常延迟，而治疗选择主要集中在症状管理而非疾病根治[4]。越来越多的证据表明，子宫内膜异位症的病因涉及遗传易感性、免疫功能障碍、激素信号传导和环境暴露之间的复杂相互作用[5],[6]。
在涉及的环境因素中，内分泌干扰化学物质（EDCs）因能够干扰激素稳态而受到越来越多的关注[7]。双酚A（BPA）、邻苯二甲酸盐、二噁英和全氟化合物等EDCs在工业、农业和消费品中普遍存在。这些化合物可以模拟或拮抗内源性激素，尤其是在子宫内膜异位症患者的血液、尿液和组织中检测到[8],[9],[10]。流行病学研究表明，EDC暴露与子宫内膜异位症的风险增加有关，但其潜在的分子机制仍大部分未知[11],[12],[13]。具体来说，EDCs如何影响子宫内膜异位症中的基因表达、免疫反应和组织重塑尚未完全阐明。
虽然之前的研究已经探讨了环境因素或遗传变异对子宫内膜异位症的个体影响，但很少有研究系统地整合遗传和环境层面来识别因果分子途径[14],[15],[16]。特别是，EDC暴露在疾病相关位点的转录后果及其与遗传风险的关系仍不甚明了。此外，基因表达具有情境依赖性，并在不同细胞类型和组织中有所不同，这凸显了单细胞分辨率分析的必要性[17]。因此，需要一个综合的多组学框架来将EDCs与细胞类型特异性的基因调控和子宫内膜异位症风险联系起来。
在这项研究中，我们开发了一个全面的流程来揭示可能因果影响子宫内膜异位症风险的EDC响应基因（图1）。首先，我们整理了一组由已知EDCs调控的高置信度人类基因。基于孟德尔随机化（MR）和贝叶斯共定位分析，我们将eQTLGen中的表达数量性状位点（eQTL）数据与FinnGen联盟的GWAS汇总统计数据进行整合，以确定在基因表达和子宫内膜异位症风险之间具有共同遗传调控的基因。接着，我们分析了来自多种生殖组织类型的超过37万个细胞的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，将共定位基因的表达映射到特定的细胞群体中。最后，我们构建了一个将EDCs与疾病相关细胞类型中的靶基因联系起来的相互作用网络。我们的结果揭示了环境暴露、基因调控和子宫内膜异位症中细胞特异性表达之间的新联系，提供了机制见解和潜在的治疗靶点。
章节片段
EDC响应基因的识别
为了识别受EDCs影响的基因，我们首先从内分泌干扰交换（TEDX）数据库中检索了一份包含515种已知EDCs的列表（补充表S1）。然后，我们在比较毒理学基因组学数据库（CTD）中交叉参考这些化学物质，收集了记录在案的人类基因-化学相互作用（补充表S2）[18]。使用Cytoscape（v3.10.2）构建了一个基因-化学相互作用网络，并通过加权度量评估了每个基因的中心性，
EDC响应基因与子宫内膜异位症风险之间的因果关联
MR分析在FDR校正后识别出11个与子宫内膜异位症显著相关的基因（图2，补充表S4）。其中，ZBTB2显示出最强的保护作用（OR = 0.488，95% CI: 0.374–0.635，p = 9.90 × 10?8），而CDCA2（OR = 1.510，95% CI: 1.229–1.855，p = 8.59 × 10?5）和FBXO5（OR = 1.436，95% CI: 1.209–1.707，p = 3.96 × 10?5）是风险增加最强的基因之一（图3A）。对于使用多个SNP分析的基因，DIP2B讨论
子宫内膜异位症是一种慢性、依赖雌激素的疾病，其特征是子宫内膜样组织的异位存在，受遗传和环境因素的影响[2]。在环境因素中，EDCs因其能够模拟或干扰激素信号传导（尤其是雌激素途径）而成为主要嫌疑因素[11]。然而，EDCs增加子宫内膜异位症易感性的分子机制仍不明确[28]。在这项研究中，我们
局限性
尽管本研究具有优势，但仍存在一些局限性。首先，我们的MR和共定位分析主要基于全血eQTL数据，这可能无法完全反映子宫或卵巢等生殖组织中的基因调控情况。残余的多效性或组织特异性调控差异仍可能影响因果推断。因此，我们的发现应被视为指示性而非决定性的因果证据。
其次，EDC-基因调控关系
结论
我们的综合多组学分析揭示了一组与子宫内膜异位症风险具有因果关联的EDC响应基因，这些基因在疾病相关组织中表现出细胞类型特异性的表达。如PRLR、SULT1B1和DIP2B等基因与易感性增加相关，而PDE5A和VPS13B则可能具有保护作用。通过使用单细胞转录组学将这些基因映射到特定的细胞环境中，我们阐明了环境暴露如何影响基因表达
CRediT作者贡献声明
杨刚红：写作——审稿与编辑，撰写初稿，可视化，验证，监督，项目管理，研究设计，概念构思。王洪波：写作——审稿与编辑。陈海燕：写作——审稿与编辑，监督。王一荣：撰写初稿。舒万义：数据整理。周静轩：撰写初稿，研究设计。王凌飞：撰写初稿，研究设计。张唐安素：撰写初稿，研究设计。
资助
本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
特别感谢TEDX数据库、CTD、eQTLGen联盟、FinnGen项目以及GEO数据集GSE213216的团队，他们提供了关键的数据支持，这对本研究至关重要。同时，我们也感谢Cytoscape、Seurat、Harmony以及本研究中使用的R包等开源工具的开发者。他们的贡献对科学界非常宝贵。此外，杨刚红还特别感谢贾军和李海刚的帮助
