《Journal of the American Heart Association》：Whole‐Genome Sequencing and Single‐Cell Transcriptomics Identify Human Leukocyte Antigen Loci and a COG5 Variant in Aortic Dissection
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背景 主动脉夹层（aortic dissection, AD）是一种致死性心血管急症，其遗传基础复杂且尚未充分探索。
方法 研究人员对中国人群中151例散发型Stanford B型AD患者和965名健康对照进行了全基因组测序（whole-genome sequ
背景 主动脉夹层（aortic dissection, AD）是一种致死性心血管急症，其遗传基础复杂且尚未充分探索。
方法 研究人员对中国人群中151例散发型Stanford B型AD患者和965名健康对照进行了全基因组测序（whole-genome sequencing），作为发现阶段分析，以评估常见变异和罕见变异。研究人员利用纳入4个外部全基因组关联研究（genome-wide association study, GWAS）数据集的跨祖先meta分析，以识别人群特异性风险位点。为确定功能候选因素，研究人员整合了来自人类主动脉组织的表观基因组图谱和单细胞转录组。
结果 全基因组测序分析在该发现队列中鉴定出21个与AD相关的候选常见位点和2个低频变异。人类白细胞抗原（human leukocyte antigen, HLA）区域中的两个候选常见变异（HLA-A附近的rs9260945和HLA-DQA2内的rs9276409）显示出强关联，并与主动脉和免疫细胞中的调控元件共定位，提示免疫介导的血管病理。COG5基因中的一个低频错义变异（rs1203229795，效应等位基因频率=0.019）作为独立AD风险因素出现，可能影响细胞外基质（extracellular matrix, ECM）糖基化。对人类主动脉组织中AD相关变异的单细胞转录组分析显示，成纤维细胞、血管平滑肌细胞和巨噬细胞之间的相互作用增强，支持它们在AD发病机制中的作用。整合的基于基因和表达分析进一步突出TPM4——血管平滑肌细胞去分化的标志物——作为AD的推定易感基因。
结论 这项多组学（multiomics）研究扩展了中国个体中散发型AD的遗传格局，揭示了免疫相关的人类白细胞抗原位点和功能上得到支持的候选COG5变异。研究人员的发现为AD发病机制提供了新见解，并确定了未来诊断和治疗策略的候选靶点。
论文解读：全基因组测序与单细胞转录组学鉴定主动脉夹层HLA位点及COG5变异
研究背景：主动脉瘤和夹层（aortic aneurysm and dissection, AAD）包括主动脉瘤（aortic aneurysm, AA）和主动脉夹层（aortic dissection, AD），为高死亡率心血管疾病。AA常临床沉默直至破裂或夹层，AD表现为主动脉壁撕裂、血管层分离和血流动力学失稳。遗传易感性是核心：家族性病例多由高外显变异驱动并与结缔组织病及早发相关；约80% AAD散发，由效应温和的常见变异塑造。AA和AD共享如致病FBN1变异等风险，但机制不同；部分患者无先前动脉瘤期即发生急性夹层，故需刻画AD特异遗传结构。既往GWAS多在欧洲人群，东亚数据有限；汉族研究提示纤维蛋白和胶原家族罕见变异及TES等，但多聚焦AA或未分化AAD，对更致死的AD关注不足。早期散发AD仅约10%携带已知致病变异，>25%为意义不明变异，遗传基础未明。因此，研究人员对151例中国散发Stanford B型AD患者和965名对照进行发现阶段全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS），结合跨祖先GWAS meta、表观基因组和单细胞转录组，识别人类白细胞抗原（human leukocyte antigen, HLA）免疫位点和COG5低频错义变异，并提示平滑肌细胞去分化相关基因。意义在于细化中国散发AD遗传图景，提供风险分层、诊断和治疗候选。
关键技术方法（不超过250字）：样本为2018—2020年中山医院急诊中心散发Stanford B型AD患者，入院24小时内采全血；健康对照来自中山医院和复旦大学人类表型组研究院。质量控制后纳入151例AD和965名对照，保留7 498 264个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）。主要方法包括REGENIE全基因组关联分析、HIBAG HLA等位及氨基酸插补、ANNOVAR/SnpEff注释、ENCODE表观基因组与FUMA/三维染色质共定位、METAL跨祖先meta分析（Biobank Japan、UK Biobank、FinnGen、CHIP-MGI）、RVtests及REGENIE burden/SKAT罕见低频变异检验、MAGMA/Metascape富集、AA多基因风险评分（polygenic risk score, PRS）逻辑回归、scPagwas整合单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）和CellChat细胞通讯分析。
研究结果：
（1）HLA多态性作为AD病理生理主要贡献因素。通过1116名汉族个体GWAS分析4 711 016个常见变异，AD SNP遗传力0.06，λGC=1.053；鉴定25个独立信号跨21个位点达全基因组显著（P<5×10
?8）。敏感性分析中rs6426428维持显著，HLA等位点减弱但获多组学支持；既往AD未在±500 kb窗口全基因组显著报道这些位点。功能注释显示过半位点与主动脉和心脏转录调控元件及表达数量性状位点（expression quantitative trait loci, eQTL）共定位，部分重叠CTCF结合位点；通路富集心室心肌发育和CXCR趋化因子受体信号。两个新HLA位点最显著：rs9260945（P=1.06×10
?13，HLA-A附近）和rs9276409（P=1.36×10
?10，HLA-DQA2内）；前者为eQTL并经染色质环连接HLA-A启动子，后者重叠成纤维细胞H3K4me3，连锁变异rs7773068位于主动脉开放染色质和CTCF峰。HLA-A和HLA-DQA2在AD患者主动脉中膜平滑肌细胞中上调；HIBAG条件分析显示rs9260945独立稳定，HLA-B:E45T独立关联，HLA-A:T73I等为共线代理。提示HLA变异通过免疫相关转录活动参与AD。
（2）rs9260945代表AAD的东亚特异性风险位点。通过中国队列与BBJ、UK Biobank、FinnGen和CHIP-MGI meta分析。东亚特异性meta分析纳入176 021人，鉴定17个AAD位点，13个未报道、4个已知近TGFBR3、SMYD2、CDKN2B-AS1和LINC00540；跨祖先meta纳入1 124 846人，检测33个位点，22个未报道、11个已知。rs9260945在中国主分析和东亚meta显著（P=4.91×10
?13，效应等位基因频率（effective allele frequency, EAF）=0.054），跨祖先不显著（P=0.083），提示东亚特异；rs9276409也仅中国相关，异质性检验显著。结论：HLA变异贡献人群特异AD易感性。
（3）中国队列中COG5低频变异赋予AD显著风险。通过罕见/低频变异单变异score检验和Firth校正，12个错义变异提示显著，仅FGFR4和COG5经Bonferroni校正显著（P<3.54×10
?6）。COG5 rs1203229795频率0.019，欧洲缺失；位于主动脉可及染色质，与巨噬和平滑肌细胞H3K27ac增强子共定位，ENCODE-rE2G和sce2g预测为单核细胞中COG5顺式启动子。基因基于聚集分析中507个基因名义关联，FGFR4和COG5达Bonferroni显著（P<6.32×10
?6），TKT在UK Biobank名义重复；蛋白截断变异无显著。性别分层无数显著；TKT携带者发病更早。转录组显示AD患者主动脉平滑肌细胞中FGFR4、COG5、TKT增加，仅COG5显著上调；探索性通路富集线粒体功能和肌动蛋白丝调控。将COG5与AA PRS整合后曲线下面积（area under the curve, AUC）增加0.024（P=0.004），各PRS五分位携带者AD比例较高。提示COG5为中国人群特异风险修饰因子，可能影响高尔基复合体功能和ECM糖基化，改善风险预测。
（4）AD相关基因在特定细胞类型中的表达。通过scPagwas整合中国队列GWAS与中国主动脉scRNA-seq，平滑肌细胞和巨噬细胞含最高比例遗传关联转录本；CellChat显示成纤维细胞与平滑肌细胞、巨噬细胞强互作。相关分析优先得到87个基因，58个正相关、29个负相关，16个已知AD如FBN1、MYH11、ACAT2；TPM4（Pearson相关系数（Pearson correlation coefficient, PCC）=0.26）为平滑肌细胞去分化标志物，也见于罕见基因基于分析。FBN1富集成纤维细胞，TPM4广泛表达于平滑肌细胞、淋巴内皮、巨噬和内皮细胞。正相关基因富集肌肉发育与收缩、伤口愈合和凝血；负相关富集代谢和免疫调节。罕见变异聚集与scPagwas交叉得到TPM4、ABCA6、ABCA10、LMOD1。健康主动脉升、降段基线表达均匀无显著区域差异。提示平滑肌细胞、巨噬细胞和成纤维细胞是AD遗传风险中枢。
讨论总结与结论翻译：讨论指出，该多组学研究刻画中国散发AD，发现21个常见位点和2个低频功能变异，揭示保守和人群特异结构；细胞层面定位风险基因于平滑肌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞，强调细胞骨架重塑、炎症和ECM完整性。与既往聚合异质性胸主动脉瘤或聚焦外显子测序不同，本研究仅纳入Stanford B型，降主动脉胚胎起源和临床过程异于升主动脉，可隔离降主动脉失败特异因素；WGS可捕获外显子测序遗漏的非编码调控元件如HLA。局限为样本量小、效应膨胀和假阳性风险、需独立验证。HLA区中，HIBAG和条件分析解析独立信号；rs9260945经染色质环连接HLA-A启动子，作为多基因eQTL调节抗原提呈和免疫监视，HLA-A在AD主动脉上调；rs9276409与动脉调控元件共定位，可能增强巨噬细胞主要组织相容性复合体II（major histocompatibility complex II, MHC II）抗原提呈和促炎级联。COG5变异欧洲缺失，位于高置信活性增强子，在髓系细胞作为COG5顺式启动子；COG5编码高尔基复合体组分，维持结构和ECM糖基化，在AD平滑肌细胞中上调，并与冠状动脉疾病相关；加入PRS后改善预测。scRNA-seq突出平滑肌细胞和巨噬细胞，成纤维细胞参与通讯，平滑肌细胞向去分化成纤维样状态转变，促进ECM重塑和炎症；TPM4和LMOD1被优先，TPM4在AD组织上调，LMOD1与家族性胸主动脉瘤和夹层相关，支持维持平滑肌细胞收缩表型是防御机械应激的关键。TBAD降主动脉来自侧板中胚层而非神经嵴，区域表观和转录组影响易感性；但缺乏活动性TBAD不同血管区域转录组，稳态结果仅反映基线。其他局限包括性别分层不显著、PRS跨种族、罕见变异无直接重复，需CRISPR平滑肌细胞类器官和国际合作验证。研究结论翻译：总之，本研究描绘了中国人群AD的遗传和细胞图谱，突出HLA区域内免疫相关位点和COG5中有前景的低频变异。通过整合遗传关联与表观基因组和单细胞分析，研究人员揭示了涉及免疫失调、平滑肌细胞可塑性和ECM重塑的汇聚机制。这些见解拓宽了对AD发病机制的理解，并为人群定制的风险预测、诊断和治疗提供了框架。
