国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在代谢,神经疾病,以及COVID-19等遗传研究中屡获进展

 

国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组

 
在代谢,神经疾病,以及COVID-19等遗传研究中屡获进展

 

  国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在24年02月26日Frontiers in Immunology杂志(IF 7.3)在线发表题为Effect of the Gut Microbiome, Plasma Metabolome, Peripheral Cells, and Inflammatory Cytokines on Obesity: A Bidirectional Two-sample Mendelian Randomization Study and Mediation Analysis的文章,李颖/王昕博士为本文共同一作,石磊/程亮为共同通讯。研究通过收集特定全基因组关联研究(GWAS)的数据,应用双向两样本孟德尔随机化的分析策略,揭示了肠道细菌组、血浆代谢物组、外周细胞和炎症因子对肥胖六种常见性状的因果和/或中介效应。研究中鉴定出五种具有共享属性和因果效应的肠道细菌群(放线菌门、双歧杆菌目、双歧杆菌科、梭菌科UCG008属和Eubacterium nodatum群),和多种共享因果的血浆代谢物,外周细胞和炎症因子;因果血浆代谢物的通路分析显示D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、亚油酸代谢和甘油磷脂代谢等通路与肥胖密切相关。研究还鉴定出从肠道细菌到肥胖性状的关键中介因子,包括17种代谢物、2种外周细胞(高荧光网织红细胞、白细胞)以及1种炎症因子(GORA)。本研究为深入理解肥胖的致病机制提供了全新视角,为肥胖的预防、诊断和治疗提供了重要线索,具有潜在临床和市场应用前景。

 
  国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在24年02月23日Virus Research杂志(IF 5.0)在线发表题为Exploring COVID-19 Causal Genes through Disease-specific Cis-eQTLs的文章,张赛楠/王平/石磊为本文的共同一作,程亮/尹鑫为共同通讯。研究团队通过整合COVID-19的核苷酸序列变异和RNA-seq数据,成功鉴定COVID-19特异性的顺式基因表达数量性状基因座(cis-eQTLs)。这些eQTLs在患者和健康对照组中显示出不同的基因调控模式,提示SARS-CoV-2感染可能触发了人体内部环境的显著变化。特别是携带有rs1128320-TT基因型的个体,可能通过降低IFITM1的mRNA表达,使得个体更易感染SARS-CoV-2和发展成为严重表型COVID-19。利用SMR结合COVID-19的cis-eQTLs和GWAS数据,成功鉴定出48个COVID-19潜在致病基因,其中14个经siRNA沉默表达验证与SARS-CoV-2感染直接相关。新基因对于理解COVID-19的发生发展至关重要,不仅丰富了我们对COVID-19致病基因的认识,而且为探索其致病机制提供了新视角。

 
  国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在24年01月15日Computers in Biology and Medicine杂志(IF 7.7)正式发表题为Blood Microbial Analyses Reveal Long-term Effects of SARS-CoV-2 Infection on Patients Who Recovered from COVID-19的文章,王平/张赛楠为本文共同一作,石磊/程亮为共同通讯。该项研究深入探讨COVID-19康复患者感染后的长期结局,揭示了病毒对宿主的长期影响。通过对康复COVID-19患者和健康对照全血RNA测序数据进行微生物组再注释,结合后续分析发现COVID-19康复患者血液微生物组在感染第12周显著扰动,表现为“芽孢杆菌门 vs 拟杆菌门”比例和微生物alpha多样性增加。研究中还鉴定出数组在感染后的第12周显著富集的致病微生物群,包括金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、肺炎链球菌等,它们的丰度与宿主免疫调节和嗅觉转导途径的基因表达呈正相关。本研究为深入理解COVID-19后遗症的发生机制提供了新的视角,也为后续的治疗策略和临床管理提供了宝贵参考。

 
  国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在23年02月15日的Journal of Medical Virology杂志(IF 12.7)正式发表题为An Integrated Strategy to Identify COVID-19 Causal Genes and Characteristics Represented by LRRC37A2的文章,朱子君/陈欣雨为本文共同一作,程亮/石磊为共同通讯。研究团队联合全基因组关联分析(GWAS)和基因表达数量性状基因座(eQTL)的数据,用以揭示COVID-19的致病基因和分子遗传机制。研究鉴定出20个与免疫和神经系统疾病显著相关的基因,如OAS3和LRRC37A2,并通过单细胞数据集重复验证了以上发现,探索了因果基因的细胞特异性表达谱,提示COVID-19与神经疾病存在潜在的因果关联。本研究揭示了数个COVID-19新的致病基因,为深入理解COVID-19致病机制提供了新的视角,为研发治疗策略提供了潜在的分子靶点。

 
  国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组在23年01月20日的Frontiers in Molecular Neuroscience杂志(IF 4.8)正式发表题为T-cell Infiltration in the Central Nervous System and Their Association with Brain Calcification in Slc20a2-deficient Mice的文章,张祎/任雅琼博士为本文共同一作,石磊为通讯作者。本研究首先在Slc20a2纯合敲除小鼠的全脑检测到与脑钙化严重程度显著正相关的外周T细胞浸润,初步阐释小鼠血脑屏障通透性增大的分子基础;提示Fingolimod可能抑制脑钙化,为脑钙化患者临床干预提供了宝贵启示。原发性家族性脑钙化(Primary Familial Brain Calcification,PFBC;OMIM#213600),俗称Fahr病,是一种罕见的神经精神和退行性疾病,其病理特征为基底节、丘脑和小脑等脑区中沿微小血管的或在神经细胞胞内出现的双侧对称钙盐沉积。PFBC患者临床表现为进行性运动障碍、认知障碍和神经精神症状,一般在40岁后发病,其致病机制尚不明确,目前缺乏有效的临床治疗手段。2012年华中科技大学刘静宇教授领衔的PFBC研究,在全球首次鉴定人类PFBC的致病基因—SLC20A2(编码III型钠‒磷转运蛋白2,PiT-2),极大推动了脑钙化的致病机制研究,成果发表于Nat Genet. 2012 Feb 12;44(3):254-6.,石磊博士为论文共同一作。2021年,哈医大四院石磊副研究员带领团队连续发表两篇关键论文,不仅证实了SLC20A2的单倍剂量不足可导致脑钙化,扩展了PFBC临床突变谱(Front Genet. 2021 May 7:12:643452.),而且对Slc20a2-PFBC模型小鼠进行了全面的身体体征、病理表型及行为学表型的描述,支持了此小鼠模型可基本模拟患者病理表型和精神表型,为临床干预和疗效评估奠定了基础(Front Genet. 2021 Apr 6:12:639935.)。

 
  在哈医大四院和学校的双重支持下,国家卫健委重点室石磊—程亮联合小组立足于人类分子遗传和医学数据挖掘,充分发挥多学科交叉优势,全面培养科研人才和高效推动平台构建。联合小组致力于人类疾病中致病或易感基因和变异的研究,综合应用遗传,病理,免疫,药理,数分的思维和技术,并结合分子检验和影像,寻找单基因病和复杂疾病中有利于诊断,治疗,监测的基因和分子靶点,并深入探索人类疾病的分子机制。既往已在眼科(先天性白内障),皮科(外胚层发育不良、色素失禁症等),骨科(骨化性肌炎),神科(神经发育和退行性疾病,及精神疾病),血管(关节和动脉钙化),代谢(肥胖症、二型糖尿病、胆汁淤积疾病、和炎症性肠炎等),肿瘤(胃肠癌、头颈肿瘤)等临床各科的遗传疾病研究中积累了丰富经验。目前该联合小组已经配备:分子克隆和细胞培养平台,细胞电转和胚胎电转平台,相差‒体式‒荧光显微平台,免疫印迹和免疫荧光平台,病理检测和动物影像平台,流式分析和微孔检测平台等。联合小组拟将多元化的前沿思维和技术纳入医学科研,展望人类分子遗传和医学数据挖掘的巅峰。