《Nature Communications》：Mixed-model and transcriptome-wide association analyses identify transcription factors and genes associated with colorectal cancer susceptibility
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本研究针对结直肠癌（CRC）遗传易感性机制不清的问题，通过整合218个转录因子（TF）ChIP-seq数据与多祖先GWAS数据（100,204例患者和154,587例对照），采用广义线性混合模型（GLMM）和sTF-TWAS方法，系统鉴定出51个CRC风险相关TF及222个风险基因（含95个新基因）。实验验证证实TXN、IRS2和RHPN2的致癌功能，单细胞分析提示44.6%的基因参与CRC演进，并发现48个潜在可成药靶点（如PARP11、PKM）。该研究为CRC精准防治提供了新靶点和网络调控见解。
结直肠癌是全球高发恶性肿瘤，其遗传机制复杂，尽管全基因组关联研究（GWAS）已发现超过250个风险位点，但多数变异位于非编码区，如何解析这些变异通过调控基因表达影响癌症风险的机制仍是挑战。转录因子（TF）作为基因表达的关键调控者，其结合活性受遗传变异影响，可能成为破解癌症易感性的突破口。然而，传统方法统计效力有限，且跨祖先人群的转录组研究数据匮乏，阻碍了对结直肠癌遗传基础的深入理解。
为系统揭示TF调控网络在结直肠癌中的作用，由Zhishan Chen、Wenqiang Song、Qing Li等共同第一作者，Xingyi Guo通讯作者领衔的国际团队，在《Nature Communications》发表最新研究。团队整合218个TF染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）数据集与大规模多祖先GWAS数据（含东亚和欧洲人群共10万余病例、15万余对照），采用广义线性混合模型（GLMM）识别风险相关TF，并基于sTF-TWAS框架整合转录组、可变剪接（AS）和选择性多聚腺苷酸化（APA）数据，构建多组学风险基因图谱。
关键技术方法
研究利用结肠组织RNA-seq数据（364例东亚人群、707例欧洲人群），通过弹性网络算法构建基因表达、AS和APA预测模型，结合GLMM分析TF结合位点与GWAS信号的关联，采用条件分析验证基因独立性，并通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析基因在CRC演进中的表达动态，最后通过CRISPR/Cas9基因敲除和功能实验验证候选基因的致癌作用。
风险转录因子的鉴定与调控网络
通过GLMM分析，研究鉴定出51个与CRC风险显著相关的TF（如VDR、MYC、JUN等），其中40个TF经分层连锁不平衡评分回归（S-LDSC）验证。Motif富集分析显示这些TF的结合区域显著富集其自身DNA结合 motif（如VDR motif富集度达24.2%）。进一步分析发现154对TF存在协同作用，其中VDR是核心互作因子，提示TF共结合区域可增强风险变异效应。
多组学TWAS揭示新型风险基因
sTF-TWAS分析识别出140个通过基因表达关联CRC的基因（含41个新基因），AS-WAS和APA-WAS分别发现85个和33个风险基因。整合分析共确定222个独特风险基因，其中95个为首次报道。值得注意的是，COLCA2、METRNL、ARPC5和COX14在三种分析中均被检出，提示其多层面调控重要性。条件分析显示，39个已知基因独立于邻近GWAS信号，表明其直接致病潜力。
单细胞解析基因的病理演进角色
通过分析结肠正常组织、锯齿状息肉、腺瘤和癌组织的scRNA-seq数据，研究揭示99个风险基因（占44.6%）在CRC演进路径中显著差异表达。例如，在"正常-锯齿状息肉-癌"路径中，48个基因在特定细胞类型（如吸收细胞、干细胞）中表达异常，为基因功能提供细胞语境证据。
致癌基因实验验证与成药性分析
选择TXN、IRS2和RHPN2进行CRISPR/Cas9敲除验证。Western blot证实敲除效率（蛋白降低34%-98%），功能实验显示TXN敲除显著抑制三种CRC细胞系（HCT116、RKO、SW480）的增殖和克隆形成；IRS2敲除主要影响长期克隆形成能力；RHPN2敲除在RKO和HCT116中抑制生长，但在SW480中效应较弱，体现细胞系依赖性。此外，通过整合DrugBank、ChEMBL等数据库，发现48个风险基因（21.6%）为潜在成药靶点，其中9个基因（如DDR1、SIK2）已有针对CRC的125种药物（已获批或临床试验阶段）。
结论与意义
本研究通过创新性整合GLMM与多组学TWAS，构建了结直肠癌遗传易感性的TF-基因调控网络，不仅揭示VDR等关键TF的调控作用，还发现大量新型风险基因（如TXN、IRS2）及其在癌细胞演进中的动态表达模式。实验验证强化了基因的生物学功能，而成药性分析为转化医学提供资源。该研究深化了对CRC遗传架构的理解，为精准预防和靶向治疗开辟了新路径。
