《International Dental Journal》：Uncovering Cell-Type Heterogeneity Identifies
LRRC25 as a Putative Shared Immunoregulatory Candidate for Psoriasis and Periodontitis
编辑推荐：
银屑病是一种具有复杂遗传背景的慢性免疫介导性炎症性皮肤病，易并发银屑病关节炎。然而，基于 bulk 组织分析的遗传关联解读受限于细胞异质性，阻碍了机制推断。本研究旨在探索银屑病与牙周炎之间细胞类型特异性的因果调控机制。研究人员将银屑病与牙周炎的 genome-
银屑病是一种具有复杂遗传背景的慢性免疫介导性炎症性皮肤病，易并发银屑病关节炎。然而，基于 bulk 组织分析的遗传关联解读受限于细胞异质性，阻碍了机制推断。本研究旨在探索银屑病与牙周炎之间细胞类型特异性的因果调控机制。研究人员将银屑病与牙周炎的 genome-wide association 数据与三个单细胞表达数量性状基因座（sc-eQTL）数据集（OneK1K、sc-eQTLGen 及动态 CD4+ T 细胞激活数据集）进行整合。两样本孟德尔随机化（MR）辅以 bulk eQTL、血浆蛋白 QTL 及 Steiger 方向性分析。优先基因进一步通过单细胞转录组学、基于网络的 in silico 扰动、功能富集、药物特征分析及分子对接进行检验。细胞类型分辨的 MR 分析揭示了免疫细胞亚群间异质性和情境依赖的遗传效应，银屑病与牙周炎之间存在一致和不一致的关联。在优先候选基因中，LRRC25 显示与两种疾病的名义显著 MR 关联，尽管这些关联未经多重检验校正。Bulk 血液来源 eQTL 分析显示与两种疾病一致的负向关联，而初始 B 细胞特异性 MR 分析显示相反方向的关联。单细胞 RNA 测序显示 LRRC25 表达主要在单核细胞中检测到，而仅小部分初始 B 细胞表达 LRRC25。单核细胞中 in silico LRRC25 扰动在银屑病和牙周炎中产生一致的转录变化，FCGR3A 被确定为中枢网络枢纽。功能富集分析涉及先天免疫、I 型干扰素及 Fc 受体相关通路。LRRC25 作为推定的共享免疫调控候选基因出现，尽管证据在不同分子水平和免疫细胞情境中有所差异。未识别到统计学显著的共享蛋白水平关联。研究结果表明 bulk eQTL 推断可能掩盖细胞类型特异性调控信号，并强调单细胞信息指导的基因优先排序的价值。仍需进一步实验验证。
银屑病是一种具有复杂遗传背景的慢性免疫介导性炎症性皮肤病，易并发银屑病关节炎。牙周炎是一种由生态失调的口腔生物膜引发的慢性炎症性疾病，以牙龈炎症和进行性牙槽骨丧失为特征，全球约影响7.5亿人。流行病学证据提示银屑病与牙周炎之间可能存在共病关系，两者共享多种风险因素和病因学通路，但其相互影响的机制在很大程度上尚未被探索。全基因组关联研究（GWAS）广泛用于药物靶点发现，但从GWAS位点识别靶基因仍具挑战性，因为大多数易感变异位于非编码调控区域并影响基因表达而非蛋白序列。表达数量性状基因座（eQTL）分析可将这些变异与推定靶基因联系起来，但bulk RNA-seq对异质性细胞群体的表达进行平均化，掩盖了细胞类型特异性调控效应。单细胞RNA测序（scRNA-seq）的进展为解析细胞组成和细胞类型特异性表达提供了无偏方法。新兴证据表明，单细胞eQTL（sc-eQTL）可揭示bulk分析中常被遗漏的细胞类型特异性调控变异。尽管已有多个sc-eQTL数据库可用，但尚无研究专门聚焦于银屑病和牙周炎。bulk eQTL信号代表异质性免疫群体中的全局平均遗传效应，而sc-eQTL分析能够剖析局部的、细胞类型特异性的调控机制，这些机制可能以一致甚至相反的方向起作用。因此，整合这些全局和局部遗传层面对于准确解析炎症性疾病之间共享的复杂免疫调控架构至关重要。
在本研究中，研究人员实施了一个整合遗传框架来剖析银屑病与牙周炎之间共享的免疫细胞特异性调控机制。通过利用大规模bulk eQTL/蛋白QTL（pQTL）资源以及跨多种免疫群体和激活状态的多个静态和动态sc-eQTL数据集，研究人员系统评估了全局的bulk血液来源遗传效应和局部的细胞类型特异性调控信号。应用孟德尔随机化（MR）推断遗传调控的免疫基因表达与疾病风险之间的推定因果关系，同时在转录组和蛋白质组水平进行补充分析以评估跨分子层面的稳健性。此外，采用scRNA-seq谱分析和基于网络的扰动分析探索疾病相关免疫情境中的下游调控后果。总之，这一多层次策略能够统一评估跨免疫区室的静态和动态遗传调控，为解析共享炎症易感性背后的细胞异质性提供了综合框架。
研究人员开展了以下研究：研究设计整合了来自OneK1K队列和sc-eQTLGen的2个静态cis-eQTL队列以及sc-eQTLGen动态eQTL队列作为候选遗传工具。银屑病汇总统计量来自GWAS Catalogue（5427例病例和479,171例对照），牙周炎数据来自FinnGen联盟（R11版本；5364例病例和288,472例对照）和GeneLifestyle Interactions in Dental Endpoints（GLIDE）联盟（17,353例病例和28,210例对照）。两个结局资源主要来源于欧洲血统个体。牙周炎GWAS数据集使用基于METAL的meta分析进行合并。研究人员进一步使用两个大型pQTL数据集（UKB-PPP和deCODE Genetics）探索蛋白质水平相关性。单细胞转录组数据来自GSE174609（牙周炎）和GSE194315（银屑病）。应用scTenifoldKnk进行基于网络的in silico基因敲除。使用DSigDB进行药物特征富集，使用CB-Dock2平台进行分子对接。
研究得出以下结论：（1）细胞类型分辨的MR分析揭示了免疫细胞亚群间异质性和情境依赖的遗传效应，银屑病与牙周炎之间存在一致和不一致的关联。在sc-eQTLGen队列中，RGS13和FUT2显示一致效应，MRPL54显示不一致效应。在动态sc-eQTL队列中，ACTMAP、CHURC1、LOC102723878和LY86显示一致关联，而BLK、RMI2和SLC25A24显示不一致效应。在OneK1K队列中，AC084018.1和AP003774.1等显示一致效应，BLK和AVL9显示不一致效应。（2）在优先候选基因中，LRRC25显示与两种疾病的名义显著MR关联。Bulk血液来源eQTL分析显示LRRC25遗传预测的高表达与牙周炎风险降低相关（eQTLGen：IVW OR=0.925，95% CI 0.875-0.977，P=.006；GTEx：Wald ratio OR=0.873，95% CI 0.784-0.973，P=.014），与银屑病风险降低相关（eQTLGen：IVW OR=0.999，95% CI 0.998-1.000，P=.035；GTEx：Wald ratio OR=0.997，95% CI 0.995-0.999，P=.003）。而初始B细胞特异性MR分析显示相反方向的关联。未识别到统计学显著的共享蛋白水平关联。（3）单细胞RNA测序显示LRRC25表达主要在单核细胞中检测到，银屑病中初始B细胞LRRC25阳性细胞为4816个中的81个（1.68%），牙周炎中为4365个中的131个（3.00%）。（4）单核细胞中in silico LRRC25扰动在银屑病和牙周炎中产生高度一致的 downstream 转录变化，受影响基因集在两种疾病中相同，包括FCGR3A、CDKN1C、TCF7L2、LST1、S100A8等，FCGR3A一致显示最显著的网络扰动信号。PPI网络分析显示22个节点和26条边，PPI富集P=2.06×10
-8，MCODE算法识别FCGR3A为核心枢纽基因。（5）功能富集分析显示扰动基因集显著富集于免疫相关和炎症相关通路，KEGG通路包括B细胞受体信号、急性髓系白血病、精氨酸和脯氨酸代谢等，GO富集涉及免疫受体结合功能（免疫球蛋白结合、IgG结合、Toll样受体结合和RAGE受体结合）、I型干扰素信号、抗病毒反应等。（6）药物特征富集识别了胆钙化醇、铁相关化合物等，分子对接显示LRRC25与5,6-BenzoFlavone（-6.7 kcal/mol）、胆钙化醇（-6.6 kcal/mol）和松属素（-5.7 kcal/mol）具有良好结合亲和力。
讨论部分总结了以下内容：本研究整合外周血sc-eQTL、bulk eQTL和pQTL分析与单细胞转录组网络建模，阐明了银屑病和牙周炎共享和分歧的免疫遗传机制。研究结果表明免疫调控效应高度依赖细胞情境，LRRC25被识别为这两种慢性炎症性疾病中潜在的共享免疫调控候选基因。细胞特异性MR表明初始B细胞中LRRC25的遗传预测表达与两种疾病正相关，而bulk外周血eQTL-MR一致显示负相关。单细胞转录组分析提供了生物学解释，揭示LRRC25主要在单核细胞中表达，在初始B细胞中表达显著较低。LRRC25是富含亮氨酸重复（LRR）蛋白家族成员，通过抑制RIG-I样受体通路、I型干扰素产生和NF-κB激活发挥先天免疫信号负调控作用。In silico敲除实验显示FCGR3A是两种疾病中最显著扰动的下游基因之一，FCGR3A编码CD16a，是一种低亲和力Fcγ受体，介导抗体依赖性细胞毒性（ADCC）等IgG依赖性效应功能。网络分析进一步突出FCGR3A为扰动PPI网络的中心枢纽。富集分析揭示干扰素信号和免疫受体结合功能。研究存在以下局限性：大多数MR关联为名义显著，反映统计效力有限；pQTL分析未产生一致信号；功能分析为计算和预测性的而非实验验证的；未进行正式共定位或位点特异性精细定位分析；多次检验未应用于MR分析；GWAS数据集主要来源于欧洲血统个体；单细胞数据集来自不同研究和实验平台，可能存在批次效应。研究结论为：本研究从细胞类型和动态角度系统研究了LRRC25在银屑病和牙周炎中的推定作用。Bulk血液eQTL信号主要与单核细胞富集的表达模式相关，而初始B细胞显示相反方向的效果，提示免疫亚群间情境依赖性调控效应。动态sc-eQTL分析进一步表明基因效应可能随免疫激活和细胞情境而变化。通过整合bulk和细胞特异性QTL，研究人员提供了研究复杂免疫遗传机制的“局部vs全局”框架。然而，pQTL分析中未识别到银屑病和牙周炎共享的统计学显著蛋白水平关联。这些发现支持LRRC25作为推定的共享免疫调控候选基因，需要进一步功能和分子验证以阐明其生物学相关性和转化潜力。
