《Neuron》：An African ancestry-enriched H1 sub-haplotype challenges MAPT haplotype assignment and reveals distinct tau regulatory programs
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17q21.31倒位位点（inversion locus）是tau相关神经退行性疾病最强的遗传修饰因子之一，但其跨祖源的结构与功能仍理解不全。研究人员通过整合长读长测序（long-read sequencing，LRS）、死后人脑组织转录组、诱导多能干细胞（i
17q21.31倒位位点（inversion locus）是tau相关神经退行性疾病最强的遗传修饰因子之一，但其跨祖源的结构与功能仍理解不全。研究人员通过整合长读长测序（long-read sequencing，LRS）、死后人脑组织转录组、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）来源的神经元与星形胶质细胞转录组，识别出H1_A：一种此前未被认识、在非倒位H1背景下富集于非洲祖源（African ancestry，AA）个体的MAPT亚单倍型。H1_A携带rs8070723，该变异常被用来定义保护性H2单倍型，从而揭示当前MAPT单倍型赋值在非欧洲人群中的局限。在脑组织和神经细胞中，祖源与单倍型共同影响MAPT表达、tau异构体组成、细胞外基质（extracellular matrix，ECM）通路、免疫信号与氧化应激反应。功能研究进一步显示其对星形胶质细胞迁移和谷胱甘肽调控的影响。这些发现阐明17q21.31位点存在祖源依赖的调控程序，并为在神经退行性疾病中更准确解读MAPT相关风险提供框架。
研究背景方面，17q21.31位点存在约1 Mb的非倒位H1与倒位H2两种结构构型，MAPT基因位于其中。H1与原发性及继发性tau病如进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，PSP）和阿尔茨海默病及相关痴呆（Alzheimer’s disease and related dementias，ADRD）风险增加相关，H2则具保护倾向，但与Pick病、自闭症及17q21.31微缺失综合征风险相关。现有研究多基于欧洲祖源人群，单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）如rs8070723和rs1052553在高连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD）下被用于推断单倍型，但在非欧洲人群中LD结构不同，可能导致单倍型误分类。该位点还包含LRRC37A等基因，结构变异（structural variants，SVs）和拷贝数变异（copy number variants，CNVs）可改变转录与细胞功能。因此，纳入多样祖源、解析结构与调控关系，对精准医学十分重要。
论文发表于《Neuron》。研究人员开展整合基因组结构、转录组、isoform、蛋白组与功能实验的多组学研究，结论为：H1_A是非倒位、非洲祖源富集的H1亚单倍型；rs8070723不能通用代表H2倒位；祖源与17q21.31单倍型互作调控代谢、免疫、ECM、氧化还原及tau异构体程序；H2一致上调LRRC37A且与改善星形胶质细胞伤口愈合和谷胱甘肽相关，但H1_A具独立调控特征。
主要关键技术方法包括：使用1000 Genomes Project（1KG）与Alzheimer’s Disease Sequencing Project（ADSP）队列进行祖源与单倍型频率及疾病风险分析；对iPSC与淋巴母细胞系（lymphoblastoid cell lines，LCLs）进行长读长DNA测序（LRS）和荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）以判定倒位；对死后人脑中额回（middle frontal gyrus，MFG）与尾状核、iPSC来源神经元（iNeurons）和星形胶质细胞（iAstrocytes）进行批量RNA测序（bulk RNA-seq）与MAPT isoform测序（isoform sequencing，Iso-Seq）；进行ATAC测序（assay for transposase-accessible chromatin using sequencing，ATAC-seq）、质谱（mass spectrometry，MS）蛋白组、CRISPR干扰（CRISPR interference，CRISPRi）及划痕与谷胱甘肽功能实验。
研究结果部分，Discovery of a new sub-haplotype in individuals of AFR ancestry：研究人员通过iPSC基因分型发现部分非洲祖源供体携带rs8070723次等位基因但不携带rs1052553次等位基因，1KG数据显示H1_A几乎只见于非洲祖源，局部与全局祖源高度一致，说明其为非洲祖源特异性非倒位H1亚单倍型。
rs8070723 SNP predates the inversion, defining a new H1 sub-haplotype：LRS与FISH确认H1_A无17q21.31倒位；alpha、beta、gamma CNV分析提示rs8070723次等位基因早于倒位与alpha重复出现；qPCR显示H1_A神经元4R tau与总tau降低；LD分析显示该SNP在非洲祖源中相对独立，在欧洲祖源中与许多SNP强LD；ADSP分析显示H1_A对阿尔茨海默病有非显著保护趋势但统计功效不足。
Ancestry influences the protective effect of the 17q21.31 haplotype in brain samples：MFG与尾状核转录组显示，rs8070723携带、H2倒位与非洲祖源互作调控不饱和脂肪酸生物合成、Notch信号、核糖体、ECM受体互作等；LRRC37A在H2中上调而非H1_A；MAPT Iso-Seq发现1N4R为MFG最主要异构体，非洲H1H1背景促tau异构体多样性，并鉴定267个新tau异构体。
Ancestry influences the protective effect of the 17q21.31 haplotype in iAstrocytes：iAstrocytes中固醇生物合成为rs8070723相关下调通路；H2引起系统性红斑狼疮、花生酸代谢、谷胱甘肽代谢、细胞色素P450异生物质代谢上调；GFAP、LRRC37A等位点基因呈祖源依赖表达；tau异构体分析显示星形胶质细胞偏好1N3R类异构体。
Ancestry influences the protective effect of the 17q21.31 haplotype in iNeurons：iNeurons中肌动蛋白细胞骨架、黏附斑、ECM受体互作、补体与凝血级联、谷胱甘肽代谢受rs8070723或H2影响；LRRC37A在EUR与AFR的H1H2较H1H1均上调；iNeurons以胎儿样3R tau为主，0N3R_6在EUR H1H2与AFR H1_A中突出，1N4R在AFR H1H1神经元升高。
Shared traits between brain and iPSC lines highlight possible functional differences：跨脑、iNeurons、iAstrocytes比较显示LRRC37A是H2一致上调基因；GREM1、ADAM12、FAM153A等呈组织与祖源特异变化；H1H2星形胶质细胞伤口愈合改善，H1H2与H1_A均提升总谷胱甘肽；蛋白组与转录组部分方向一致但MAPT蛋白水平变异性大。
H1_A carriers have altered chromatin accessibility, but not at the SNP site：ATAC-seq显示H1_A在MAPT 5′端共有峰值区染色质可及性降低，但不在rs8070723位点；CRISPRi靶向rs8070723区域未降低MAPT转录，说明该SNP可能通过染色质重塑、冗余转录因子结合或启动子/增强子架构产生背景依赖调控，而非单一因果调控元件。
讨论部分总结：研究人员认为H2倒位可能发生在携带rs8070723的欧洲祖源非倒位染色体上，该祖先背景即H1_A；rs8070723不是H2倒位的普适标记，依赖单SNP会误分类非洲祖源单倍型。非洲祖源中较低LD反映更高结构多样性，欧洲祖源高LD反映经典H2倒位优势。H2跨祖源一致上调LRRC37A，说明该效应不完全依赖gamma拷贝数。祖源本身可解释脑表达变异的重要部分，H2调控ECM、氧化还原、免疫通路，并改变星形胶质细胞迁移与谷胱甘肽稳态；1N3R在H2中增加可能解释其对4R tau病保护及对3R tau病风险增加。研究强调应进行祖源感知的结构单倍型分型，而非仅靠单SNP标记。
研究结论部分翻译：17q21.31位点的局部与全局祖源及结构差异提示，倒位发生于欧洲祖源染色体，可能是在携有早于H2出现的rs8070723 SNP的非倒位单倍型上；研究人员将此祖先单倍型定义为H1_A。H1_A在非洲祖源中常见（20%–22%），在欧洲祖源中罕见（0.2%–2%），表明rs8070723并非H2倒位的通用标记；仅用该SNP的研究可能已在非洲祖源人群中误分类单倍型。在AD中，rs8070723即H1_A携带者未显示显著疾病保护，非洲祖源H2个体亦如此，但统计功效不足使适度保护效应无法定论；欧洲祖源H1H2与H2H2个体则如先前报道呈现AD风险降低。非洲与欧洲祖源人群间对比鲜明的LD结构反映该位点不同的演化史与选择压力；H2相关变异位于CNV区域，说明倒位定义的亚单倍型与局部拷贝数变异共同促成先前宽泛归于H2的保护效应。H2一致增加LRRC37A表达，提示该效应大体独立于gamma拷贝数。跨祖源来看，H2调控ECM、氧化还原平衡与免疫系统相关通路；细胞黏附与细胞骨架重塑在脑、iNeurons与iAstrocytes中上调，说明单倍型参与神经元与胶质黏附。非洲H1H2星形胶质细胞伤口愈合改善与欧洲祖源H2H2观察一致；谷胱甘肽代谢与细胞内谷胱甘肽含量升高出现在H2携带者中。研究人员还发现iNeurons与iAstrocytes免疫相关通路的祖源-单倍型互作。尽管rs8070723可能影响PBX1等转录因子结合，但在非洲祖源中可削弱LD偏差来研究其独立效应；MAPT转录下降但CRISPRi未显示其作为独立调控元件，更可能是等位基因特异性、染色质可及性改变的复杂机制。脑MFG中1N4R为主要tau异构体且在非洲H1H1中升高，H2中1N3R增加并改变3R/4R比，这可能促成H2对4R tau病保护及对3R tau病风险；总体而言，17q21.31结构变异具显著祖源差异，形成不同调控景观，H1_A的发现表明rs8070723单独不能区分保护性欧洲祖源H2与结构不同的非洲祖源单倍型，GFAP与WNT等位点外基因也呈祖源依赖表达。
