《Ophthalmology Science》：Genome-Wide Association Study of Pterygium Versus Pinguecula Identifies Loci Associated with Lesion-Type Divergence
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目的：翼状胬肉（pterygium）与睑裂斑（pinguecula）均为与共同环境危险因素（包括紫外线（ultraviolet，UV）辐射暴露）相关的眼表病变。然而，大多数睑裂斑并不进展为翼状胬肉，且既往遗传学研究虽提示遗传因素对翼状胬肉易感性具有贡献，但难以
目的：翼状胬肉（pterygium）与睑裂斑（pinguecula）均为与共同环境危险因素（包括紫外线（ultraviolet，UV）辐射暴露）相关的眼表病变。然而，大多数睑裂斑并不进展为翼状胬肉，且既往遗传学研究虽提示遗传因素对翼状胬肉易感性具有贡献，但难以控制共同UV暴露这一限制因素。本研究利用多种族"All of Us"研究平台中基于芯片（array-based）的数据和基于全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）的数据，开展了一项病例-病例（case-case）全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS），直接将翼状胬肉个体与睑裂斑个体进行比较，以部分校正共同的UV暴露。研究人员旨在鉴定与翼状胬肉而非睑裂斑相关的遗传位点，并提名该表型分歧背后的候选基因及调控机制。
设计：病例-对照研究。
参与者：芯片分析共纳入1483例翼状胬肉病例和1768例睑裂斑病例；WGS分析共纳入1368例翼状胬肉病例和1651例睑裂斑病例。
方法：使用PLINK2进行全基因组关联检验，使用单效应和（Sum of Single Effects，SuSiE）模型进行统计精细定位（statistical fine-mapping），并从三个数据库获取表达数量性状位点（expression quantitative trait locus，eQTL）关联数据。
主要结局指标：先导变异（lead variant）的P值、比值比（odds ratio，OR）及等位基因频率；可信集（credible set）大小；eQTL的P值及效应量。
结果：WGS分析中，20号染色体上的一个先导变异达到全基因组显著水平，且在芯片分析中接近全基因组显著水平。SIRPA与SIRPB1（参与免疫信号通路）为具有显著eQTL关联的邻近基因。10号染色体上的第二个全基因组显著先导变异位于XPNPEP1与ADD3附近。1号染色体上的一个提示性先导变异位于TGFB2附近，该基因已知通过诱导成纤维细胞分化参与翼状胬肉发病机制。2号染色体上的第二个提示性先导变异位于COL6A3附近，该基因此前被发现在活动性翼状胬肉中表达下调。
结论：翼状胬肉与睑裂斑共享UV相关暴露这一危险因素，但表现出部分不同的遗传易感性。SIRPA/SIRPB1、ADD3/XPNPEP1、TGFB2及COL6A3附近的先导位点提示免疫调控、上皮重塑以及纤维血管和细胞外基质通路参与翼状胬肉而非睑裂斑的发生，这与大多数睑裂斑不进展为翼状胬肉的临床观察一致。
财务披露：专有或商业披露可见于本文末尾的脚注和披露部分。
翼状胬肉与睑裂斑：共享紫外线暴露下的遗传分歧——一项病例-病例全基因组关联研究的系统解读
一、研究背景与科学问题
翼状胬肉与睑裂斑是眼表最常见的两类病变，均与慢性紫外线（ultraviolet，UV）辐射暴露及其他环境刺激因素密切相关，且好发于睑裂区球结膜。临床上，睑裂斑表现为局限于球结膜的黄色、轻度隆起的结膜退行性变，而翼状胬肉则以跨越角膜缘侵入角膜的纤维血管性翼状增生为特征。翼状胬肉除引起眼部刺激和外观问题外，还可诱导散光、遮挡视轴并导致视力丧失，常需手术切除。由于两者在解剖位置和环境危险因素上高度重叠，睑裂斑有时被视为翼状胬肉的早期或轻型形式。然而，大多数睑裂斑并不进展为跨越角膜的生长，许多具有显著睑裂斑的个体终生不发展为真正的翼状胬肉。这一临床分歧提示，包括UV暴露在内的环境因素可能不足以决定个体究竟发展为以退行性改变为主的睑裂斑表型，还是以侵袭性纤维血管增生为特征的翼状胬肉表型。
组织病理学证据既支持两者共享机制，也揭示关键差异。两种病变均表现出日光性弹力纤维变性及与UV相关DNA损伤一致的证据；相比之下，翼状胬肉典型表现为前缘角膜Bowman层破坏、纤维血管组织延伸至角膜、显著新生血管形成及慢性炎性浸润。既往分子研究报道翼状胬肉中细胞周期调控、细胞外基质重塑、血管生成及细胞应激和免疫应答相关通路上调，而包含睑裂斑的转录组数据则提示炎症和血管生成程序激活极微。这些发现共同支持一个概念：睑裂斑和翼状胬肉是共享环境暴露下产生的不同结局，而非单一疾病连续谱的先后阶段。
多项证据提示遗传因素对翼状胬肉易感性具有贡献，包括家族遗传性和候选基因关联研究。然而，将翼状胬肉患者与一般人群进行对比的全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）难以解释，因为终生UV暴露的强度和持续时间难以量化。这些局限性促使研究者采用能更好控制共享暴露的研究设计，聚焦于塑造病变表型的遗传变异。
二、研究设计与核心发现
为填补上述空白，研究人员开展了一项病例-病例GWAS，直接将翼状胬肉个体与睑裂斑个体进行比较。通过将两组均限制为具有临床可检测的UV相关结膜病变的参与者，该设计部分校正了共享环境暴露，并富集了影响个体发展为侵袭性纤维血管性翼状胬肉而非主要为退行性睑裂斑的遗传变异。研究利用"All of Us"研究项目——一个具有基因分型、全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）及关联电子健康记录数据的大型多种族美国队列——分别使用基于芯片和基于WGS的数据进行全基因组关联分析，随后进行统计精细定位并与表达数量性状位点（expression quantitative trait locus，eQTL）整合，将变异与基因表达联系起来。研究目标是鉴定与翼状胬肉而非睑裂斑相关的位点，并提名该表型分歧背后的候选基因和调控机制。
研究核心发现是：翼状胬肉与睑裂斑尽管共享UV暴露这一共同危险因素，却具有不同的遗传易感性。两个全基因组显著位点分别位于20号染色体（rs1884564）和10号染色体（rs17736567），两个位点在芯片和WGS分析中均显示方向一致、效应量相似。结合既往临床和组织病理学证据，这些发现支持翼状胬肉和睑裂斑至少部分是共享环境暴露下产生的不同结局，而非单一过程的可互换阶段。
三、关键技术方法
研究人员使用了"All of Us"研究项目受控层级数据集v8（截止日期2023年10月1日）。芯片数据基于Illumina Infinium Global Diversity Array-8 v1.0 BeadChip生成；WGS数据基于短读长全基因组测序。翼状胬肉病例定义为具有翼状胬肉诊断的参与者，睑裂斑病例定义为具有睑裂斑诊断但无任何翼状胬肉诊断的参与者。全基因组关联检验使用PLINK2在芯片和WGS数据集中分别进行，采用加性遗传模型下的逻辑回归，以病变类型（翼状胬肉对比睑裂斑）为结局，调整年龄、性别和四个遗传祖先主成分。统计精细定位使用单效应和（Sum of Single Effects，SuSiE）模型，eQTL关联从基因型-组织表达（Genotype-Tissue Expression，GTEx）门户、眼eQTL数据库和QTLbase三个数据库获取。
四、研究结果
研究人群与基线特征：芯片分析纳入1483例翼状胬肉病例（平均年龄65.0岁，53.0%女性）和1768例睑裂斑病例（平均年龄64.9岁，58.3%女性）；WGS分析纳入1368例翼状胬肉病例和1651例睑裂斑病例。WGS数据集基本上是芯片数据集的子集，93.3%的芯片翼状胬肉参与者和94.2%的芯片睑裂斑参与者同时具有WGS数据。
芯片和WGS分析中的先导变异：分位数-分位数图显示基因组膨胀极小（芯片分析λ=1.03，WGS分析λ=1.04），提示群体分层得到充分控制。芯片分析揭示1个全基因组显著先导变异和12个提示性先导变异，WGS分析揭示1个全基因组显著先导变异和44个提示性先导变异。10号染色体109736513处先导变异（rs17736567）位于ADD3和XPNPEP1基因附近，在芯片分析中显著（P = 3.25 × 10–8，比值比[odds ratio，OR] = 0.74）且在WGS分析中提示性（P = 6.62 × 10–8，OR = 0.74）。20号染色体1892012处先导变异（rs1884564）位于SIRPA和SIRPB1基因附近，在WGS分析中显著（P = 7.27 × 10–9，OR = 0.63）且在芯片分析中提示性（P = 8.94 × 10–8，OR = 0.67）。四个在分析间重叠或接近重叠的先导变异在两项分析中均达到提示性显著阈值，包括1号染色体218470598处（rs725033）邻近TGFB2的变异及WGS分析中邻近的1号染色体218457977处变异（rs6604613）。
等位基因频率：在大多数先导位点，群体参考等位基因频率更接近睑裂斑中观察到的频率而非翼状胬肉中的频率，提示所鉴定的变异与表现为翼状胬肉而非共享UV相关结膜病变的一般易感性更为相关。
跨性状重叠注释：在分析间重叠或接近重叠的所有先导变异中，三个具有既往已知关联。20号染色体1892012处变异（rs1884564）与SIRPA蛋白水平相关，1号染色体218470598处变异（rs725033）与转移性结直肠癌患者循环TGFB2水平相关，2号染色体18396592处变异（rs35814619）与第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值相关。
因果变异推断（精细定位）：10号染色体109736513处显著先导变异（rs17736567）在芯片分析中解析为包含两个变异的可信集，20号染色体1892012处显著先导变异（rs1884564）在WGS分析中解析为单变异可信集。
eQTL分析：利用三个不同eQTL资源评估各先导变异的eQTL关联。多个先导变异在皮肤组织中具有可用的eQTL数据，如XPNPEP1对应10号染色体先导变异（rs17736567），SIRPB1对应20号染色体先导变异（rs1884564）。
条件分析：在每个位点250 kb窗口内进行条件逻辑回归以检查残余关联。在芯片和WGS分析中，每个先导变异计算的最小残余P值均未低于全基因组显著水平5 × 10–8，提示在当前样本量和分辨率下，每个位点内存在单一主要关联信号。
五、讨论与结论
20号染色体变异（rs1884564）在WGS分析中达到全基因组显著，在芯片分析中接近全基因组显著，并在两种模式中均解析为单变异可信集。该位点内SIRPB1和SIRPA是最可能的候选基因。SIRPA编码一种与CD47相互作用的糖蛋白，作为免疫信号通路中的抑制性调节因子；SIRPB1参与髓系细胞活化。这些观察提示SIRPA–SIRPB1免疫调节轴在塑造结膜对UV相关损伤的炎症和纤维血管反应中发挥作用，与翼状胬肉相对于睑裂斑更具炎症和新生血管表型一致。
10号染色体109736513处全基因组显著变异（rs17736567）位于XPNPEP1和ADD3基因附近，两者均与该先导变异具有eQTL关联。XPNPEP1编码一种金属氨肽酶，在透明细胞肾细胞癌中具有抗增殖和抗迁移作用；ADD3编码γ-血影蛋白（gamma-adducin）蛋白，参与上皮组织细胞-细胞黏附机制及红细胞中血影蛋白-肌动蛋白骨架网络的组装，且ADD3的差异剪接与Fuchs角膜内皮营养不良相关。
提示性位点进一步突出了既往已涉及翼状胬肉发病机制的候选基因。1号染色体rs725033及邻近的rs6604613位于TGFB2附近，具有涉及TGFB2的eQTL关联，且rs725033在GWAS目录中与循环TGF-β2水平相关。TGFB2编码转化生长因子-β2，已知通过诱导成纤维细胞分化在翼状胬肉发病机制中发挥作用，并与中央角膜厚度和近视相关。2号染色体rs76368687位于COL6A3附近，该基因编码VI型胶原的一个链，在细胞外基质组织中发挥作用，已被证明在活动性翼状胬肉中较萎缩性翼状胬肉显著下调，并与Peters异常（一种前节发育不全）相关。
综合来看，本研究鉴定的位点汇聚于免疫调控、上皮和细胞骨架重塑以及纤维血管或细胞外基质反应等过程。这一模式与翼状胬肉区别于睑裂斑不仅在于UV暴露程度，更在于对该暴露的下游生物学反应这一概念一致。
研究优势包括使用具有芯片和WGS数据的多样化多种族队列，增强了跨平台复现关联的置信度；病例-病例设计有助于校正UV相关暴露；精细定位将信号解析为小可信集，为未来功能研究优先排序候选变异；eQTL数据提供了基因表达变化的证据以强化先导变异关联。局限性包括眼表eQTL数据可用性有限、"All of Us"内翼状胬肉和睑裂斑病例数量有限，以及依赖电子健康记录进行病例定义可能带来误诊风险。
结论：这项比较翼状胬肉与睑裂斑参与者的病例-病例GWAS支持这些病变并非同一眼表状态的可互换表现，而是在共享UV相关暴露背景下具有部分不同的遗传结构。这些发现与大多数睑裂斑不进展为翼状胬肉的临床观察一致。跨平台一致性优先排序了SIRPB1/SIRPA和ADD3/XPNPEP1附近的位点，而TGFB2和COL6A3附近的提示性信号进一步提示免疫调控、上皮重塑以及纤维血管和细胞外基质通路参与表现为翼状胬肉而非睑裂斑的过程。
