【昊閱讀】橫向+縱向樣本設置研究：探究外周血甲基化特征對于克羅恩病的因果關系

發(fā)稿時間：2019-09-10來源：天昊生物

文章標題：Blood-Derived DNA Methylation Signatures of Crohn's Disease and Severity of Intestinal Inflammation.

影響因子： 19.233 PMID：30779925 期刊年卷：Gastroenterology 2019 06;156(8)

研究背景

• 克羅恩病是一種慢性，容易反復發(fā)作的炎癥性疾病，病人之間的病程差異很大。絕大多數的患者都伴有炎癥表型（B1），但大約20%的患者會在5年內快速進展為更為復雜的疾病表型，如狹窄型克羅恩病(B2)。兒科患者更容易發(fā)生疾病進展。
• 本文分析了兒科患者克羅恩病診斷時和后續(xù)病程時間點血液樣本中的DNA甲基化模式，以識別與疾病發(fā)生發(fā)展可能的甲基化關聯(lián)。

研究方法

• 橫向樣本：164例兒科患者（150例B1型和14例B2型，1-7歲）+對照74例
• 縱向樣本：164例患者的5年跟蹤
• 樣本：外周血
• 監(jiān)測平臺：850K甲基化芯片；Infinium MultiEthnic Global-8 Kit (Illumina)

研究結果

1 、case-control的差異甲基化分析：共有1189個顯著差異的 CpG甲基化位點(false discovery rate [FDR] < 0.05)。其中，976 個CpG位點在case中高甲基化，213 (18%)個位點在case 中低甲基化。

圖：甲基化差異分析曼哈頓圖

2 、 獨立樣本表達差異的驗證： 1189 個甲基化位點對應717個基因，在獨立的60個患者和12例對照中，162 (28%)個基因存在差異表達。但是基因表達和對應的甲基化位點甲基化程度，有的是負相關有的是正相關。

3 、甲基化和炎癥表型的關系：1189 個甲基化位點，其中1155 (97%)個和血清炎癥指標（C反應蛋白）顯著相關。

4、樣本縱向跟蹤：在150例 B1患者的5年隨訪期間，55例進展為B2，因此，最終結局時，樣本為95例B1患者和49例B2患者。隨訪期間，患者都接受了治療，因此C反應蛋白指標都有下降。對于164例患者，1189個甲基化位點有1179 (99.2%)個在診斷時和隨訪時出現(xiàn)了負相關，即和對照組不再表現(xiàn)出顯著差異。

5、臨床數據提示，患者的小兒克羅恩病活動指數(PCDAI)在診斷時顯著高于隨訪時（median score =30；N=159 VS median score=5；N=149）。1189 個甲基化位點與PCDAI顯著正相關。

6 、藥物與甲基化水平逆轉情況：將患者按治療方式不同，分為多組。每組之間的甲基化水平差異沒有達到基因組顯著水平，提示藥物可能不是基因組甲基化水平逆轉的主要因素。

圖：甲基化beta值在各組樣本的箱圖

7 、推測甲基化在克羅恩病中的因果關系

對于1189個差異甲基化位點，其中194個受基因組DNA變異調控，即mQTL的調控。針對每個CpG，我們選出最顯著的SNP，作為這個CpG位點的前哨SNP，利用孟德爾隨機化(Mendelian Randomization,MR)研究設計來分析甲基化在克羅恩病中的因果關系。基于甲基化導致克羅恩疾病的發(fā)生的模型，確定了3個CpG位點（cg15706657, cg23216724: near GPR31; and cg20406979: near RNASET2），這三個位點在診斷時差異顯著，并且在后期的治療和跟蹤中沒有發(fā)生甲基化的逆轉。同時，這三個甲基化位點還受IBD的GWAS位點-rs1819333的調控。因此，這三個甲基化位點符合受SNP調控，并最終參與克羅恩病發(fā)生這樣的假設（下圖A）。而基于模型B，即甲基化的變化是疾病發(fā)生的結果，結果發(fā)現(xiàn)本研究檢測到的絕大多數差異甲基化位點是疾病的結果導致的，提示甲基化的特征譜中，只有極小一部分是真正參與疾病的發(fā)生。

8、本研究未能提示外周血甲基化對于克羅恩疾病的預測和預后有提示作用。

研究結論

伴有急性炎癥的克羅恩患者經過治療，其外周血甲基化特征譜即回復到類似于未有腸道炎癥患者的狀態(tài)，提示克羅恩患者外周血的甲基化變化可能是疾病的炎癥表型導致的結果而不是參與了疾病本身的發(fā)生和發(fā)展。