《Allergy》：Multi-Omics Analysis Reveals Vitamin D Metabolism, Hyper-IgE Genes, and Epithelial Barrier Dysfunction in Hazelnut Allergy
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背景：榛子过敏是食物诱发严重过敏反应的主要原因之一，但其分子层面的特征仍不明确。本研究旨在通过系统分析免疫细胞的多组学图谱，识别原发性榛子过敏个体与非过敏对照者之间的分子差异。方法：研究人员分析了榛子刺激与未刺激免疫细胞的DNA甲基化、转录组及蛋白质组图谱。结
背景：榛子过敏是食物诱发严重过敏反应的主要原因之一，但其分子层面的特征仍不明确。本研究旨在通过系统分析免疫细胞的多组学图谱，识别原发性榛子过敏个体与非过敏对照者之间的分子差异。方法：研究人员分析了榛子刺激与未刺激免疫细胞的DNA甲基化、转录组及蛋白质组图谱。结果：在各项分析中，共识别出87个与榛子过敏相关的差异甲基化特征、125个独特的差异表达基因及11个独特的差异分泌蛋白。DNA甲基化特征在很大程度上不依赖于抗原刺激而保持稳定，提示存在稳定的表观遗传重塑。关键发现涉及ZNF341（与一种罕见的单基因高IgE综合征相关）与ARL2，二者均与STAT3介导的IgE失调相关。研究人员在细胞因子基因簇中识别出一个与TH2LCRR重叠的高甲基化区域，提示存在促成IL-5与IL-13上调的表观遗传机制。抗原刺激是揭示榛子特异性转录组与蛋白质组信号所必需的。上述数据的整合表明，IL-5表达可区分两组人群。此外，全部多组学数据的整合分析揭示了显著的固有免疫激活程序，涉及抗微生物、抗病毒及细胞因子介导的炎症反应。最后，研究人员识别出肠道与皮肤上皮屏障基因（TRIM31、TRIM40、CDSN）的信号、维生素D通路的激活（CYP27B1、IL32），并提出可供后续随访研究的其他信号（PHACTR1、MFHAS1、SPRED2、NSMCE1-DT）。结论：本研究首次提供了榛子过敏的抗原特异性多组学表征，证实了2型免疫的协同改变，并揭示了与单基因高IgE综合征、固有炎症通路、维生素D通路激活及肠道/皮肤屏障基因之间的新关联，为机制研究与前瞻性验证提供了一份候选生物标志物目录。
研究背景：食物过敏是日益突出的公共卫生问题，树坚果过敏因其严重性及对生活质量的影响尤受关注，其中榛子过敏是欧洲最常见的树坚果过敏，通常起病于儿童期并持续至成年。既往多组学研究主要集中于花生过敏及花生口服免疫治疗反应，针对树坚果过敏遗传机制的研究较少，已有全基因组关联研究识别出HLA-DPA1附近的榛子过敏相关位点，另有研究在缺乏抗原特异性免疫细胞激活的条件下刻画了基因表达变化，而表观遗传学与蛋白质组学在榛子过敏中的作用尚未被考察。为此，研究人员基于双盲安慰剂对照口服食物激发试验（OFC）确诊的榛子过敏个体与非过敏对照者，开展抗原特异性多组学比较研究。研究结论表明，本研究首次提供了榛子过敏的抗原特异性多组学表征，证实了2型免疫的协同改变，并揭示了与单基因高IgE综合征、固有炎症通路、维生素D通路激活及肠道/皮肤屏障基因之间的新关联，为机制研究与前瞻性验证提供了一份候选生物标志物目录。该研究发表于《Allergy》，其意义在于为榛子过敏的靶向治疗开发与诊断准确性提升奠定基础。
关键技术方法：研究对象来源于"通过非回避诱导耐受以预防持续性食物过敏"（TINA）试验队列，包括经OFC确诊的榛子过敏个体（n=24）与无食物或气传过敏史且皮肤点刺试验阴性的非过敏个体（n=109，经质量控制后）。研究人员分离外周血单核细胞（PBMC），在有无100 μg/mL榛子蛋白提取物条件下培养48 h，平行开展全基因组DNA甲基化芯片分析、mRNA测序及基于Olink靶向炎症面板的分泌蛋白检测，并采用多组学因子分析（MOFA2）进行无监督整合，辅以表达数量性状甲基化（eQTM）分析、基因表达-蛋白相关性分析、功能富集与蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络分析。
研究结果：3.1 榛子过敏中检测到具免疫相关性的差异甲基化区域——通过对静息与刺激条件下PBMC的CpG位点及区域分析，静息样本中识别出1个位于SIX3附近CpG shore的低甲基化差异甲基化探针（DMP），刺激样本中识别出1个重叠MFHAS1第一外显子的低甲基化DMP，并分别检出38个与46个差异甲基化区域（DMR），两条件下DMR相关基因显著重叠，共享基因包括IL13/TH2LCRR、IL32与MFHAS1；IL32启动子至第二外显子区域、MFHAS1第一外显子及ZNF341-AS1区域呈低甲基化，HLA I类区域三个低甲基化DMR分别位于TRIM31与TRIM40之间、重叠CDSN及位于HLA-B与HLA-C之间，而TH2LCRR第一内含子与IL13上游区域呈高甲基化；交互分析识别出ARL2上游CpG shore的1个DMP。基因表达分析显示静息样本14个、刺激样本118个差异表达基因（DEG），以过敏性个体上调为主，高上调基因包括IGHE、PTGDR2、IL9、IL17RB、IL13与IL5，刺激特异性信号包括NSMCE1-DT、CSF1/2、IL3与CYP27B1；富集分析提示细胞因子应答、STAT信号、免疫球蛋白调控等生物学过程及JAK-STAT、FcεRI、IL-17信号通路，PPI网络显示JAK-STAT与白细胞介素信号核心簇。3.2 差异分泌蛋白中JAK-STAT信号富集——静息样本检出5个、刺激样本检出7个差异表达蛋白（DEP），VEGFA与IL12β在两条件下均检出，TNF在静息条件下升高、TNF-β在刺激后升高；刺激样本KEGG分析富集于JAK-STAT信号等通路，PPI聚类证实JAK-STAT与炎症性肠病相关模块，交互分析识别出5个具显著组别-条件效应的DEP，IL-2、IL-4、IL-5、IL-13与TNF-β在过敏性个体抗原刺激后诱导更强。3.3 多组学数据整合——eQTM分析识别出涉及IL5、IL13、CSF2与IL3的9对DEG-DMR关系，但多重校正后均未保持显著；基因表达与蛋白分泌相关性分析在刺激后识别出IL13与IL5两对强相关，且IL5的基因-蛋白相关性可区分过敏与非过敏个体；MOFA显示多数变异由基因表达与蛋白数据一致贡献，仅因子4呈强烈且独特的DNA甲基化信号，因子1与因子2分别与静息及刺激样本的病例-对照状态显著相关，因子3与因子5与榛子刺激反应相关，因子1、2、3、5均以免疫相关条目为主，分别富集于炎症反应与Toll样受体信号及吞噬作用、干扰素与趋化因子驱动的抗病毒特征、IL-17/TNF信号、髓系细胞与中性粒细胞驱动的细菌/LPS反应，甲基化特异性因子4仅见神经系统发育与细胞黏附通路的稀疏富集。
讨论与结论：讨论部分指出，榛子过敏-associated DNA甲基化模式在有无抗原刺激条件下高度重叠，证实技术流程的稳健性；刺激细胞中最高度低甲基化DMR重叠ZNF341反义转录本ZNF341-AS1，ZNF341纯合无义突变可致常染色体隐性高IgE综合征，其结合STAT3启动子并为其转录激活所必需，而ARL2为活化STAT3核滞留所必需，提示ZNF341与ARL2位点的表观遗传改变参与榛子过敏中STAT3介导的IgE失调；TH2LCRR高甲基化DMR可能介导IL-4、IL-5与IL-13细胞因子上调；RNA与蛋白整合显示IL5较IL13具更强的组间区分信号，但该结果评估的是关联模式差异而非诊断性能，未推导分类指标；富集结果强调FcεRI信号、2型细胞因子信号与JAK-STAT通路，提示IL-4/IL-13-JAK/STAT轴为潜在治疗靶点；MOFA主要因子提示抗微生物、抗病毒与细胞因子介导的固有免疫激活程序参与榛子过敏，并联系既往关于新生儿固有免疫高反应状态与婴儿期固有炎症表型与食物过敏相关的研究；HLA I类区域三个低甲基化DMR涉及TRIM31/TRIM40、CDSN及HLA-B与HLA-C之间区域，将上皮屏障基因拓展至肠道与皮肤；CYP27B1在过敏性个体刺激后上调，IL32启动子及第一外显子DMR低甲基化，IL-32可上调CYP27B1与维生素D受体（VDR）表达，为首次在分子层面提示维生素D参与榛子过敏；PHACTR1、MFHAS1与SPRED2的DMR重复了花生过敏研究的发现，GALNT5信号在排除非欧洲个体后未重复，需谨慎解读，NSMCE1-DT为刺激后过敏性个体诱导最强的转录本；蛋白层面TNF与LTA（TNF-β）升高提示TNF超家族炎症信号的基础与诱导性激活，IL12β升高与抗原提呈细胞细胞因子网络激活相符，VEGFA降低可能反映免疫-血管交互改变或白细胞来源血管生成信号减少。研究局限性包括使用PBMC限制细胞特异性分辨率、年龄不平衡、单一48 h时间点、样本量小导致组特异性效应与交互作用检测受限，且无法进行独立重复验证。研究结论为：本研究提供了榛子过敏相关差异表达与差异甲基化基因及蛋白的详细概览，在证实2型细胞因子、FcεRI与JAK-STAT信号等既有通路之外，识别出仅在榛子特异性刺激后检出的疾病相关信号、单基因高IgE疾病相关基因在甲基化层面的重叠、维生素D通路在转录组与甲基化层面的关联，以及肠道与皮肤上皮屏障基因在甲基化层面的参与；总体而言，研究提供了榛子过敏的多组学特征，是已知采用抗原特异性多组学分析的最大榛子过敏与非过敏个体队列，为未来机制研究与前瞻性验证提供了候选生物标志物目录。
