
糖尿病肾病( Diabetic Nephropathy, DN ) 作为 全球范围内导致慢性肾脏病和终末期肾功能不全的 最主要 病因,其 发生和发展 受到 遗传因素影响 。 东部战区总医院,国家 肾脏疾病 临床医学研究中心 刘志红院士团队 为 精准解码 DN 遗传易感位点 ,组织全国 12 家单位, 成功构建了目前全球最大规模、经肾活检明确诊断为 DN 的精准表型队列 ,并利用 全基因组关联研究 ( GWAS )分析, 首次绘制了中国汉族人群 DN 患者遗传图谱 ;利用多模态分析,揭示了因果位点的生理学意义 ,并基于 体内外研究解析了 TCN2 基因 突变的致病机制,研究结果发表在 2025 年 7 月 Cell 子刊 - Cell Reports Medicine 上 。
近日,刘志红院士团队 在基因组学与精准医学领域的 期刊Genome Medicine在线发表了题为Transcriptome-wide association study revealed novel causal genes of renal-biopsy proven diabetic nephropathy的最新研究成果 , 通过 开展 DN 全转录 组关联分析,系统揭示了 新的 DN 致病基因, 为解析 疾病 分子机制提供 了 新视角, 也 标志着 其团队 在 DN 遗传机制研究领域 再次取得 突破性 进展。
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研究团队 在前期开展的肾 活检诊断明确 DN 队列 GWAS 分析基础上,通过 整合 DN 患者肾活检组织微分离肾小球和肾小管组织的 特异性转录组数据 ,完成了首个中国汉族人群大样本的 DN 全转录组关联分析( TWAS )研究 。研究 共揭示了 17 个与 DN 发生 显著相关的基因 ,并 通过 构建基于 差异 基因 表达验证、临床病理指标相关性和功能变异分析 的 多维度 致病基因 筛选 策略 , 首次 确定了糖原合成酶基因 - GYS1 为 最可能的 致病新基因;通过 整合 人类 和小鼠单细胞转录组数据, 以及体内外实验 , 最终 确认 了 GYS1 在 DN 肾脏中的表达特征,并证实靶向 GYS1 的干预策略可缓解 D N 疾病进展 。 研究 结果不仅 为 解析 DN 遗传致病驱动因素提供了新蓝图,也为未来个体化干预靶点开发提供了 重要线索。
DN 组织 特异性 TWAS 分析, 揭示 DN 致病 新 基因
与传统 GWAS 不同, TWAS 通过将遗传变异与基因表达水平相结合,能够 直接定位与疾病风险相关的功能基因 ,从而显著提升遗传信号的生物学可解释性。 研究团队 整合了 DN 患者微分离 肾小球和肾小管间质 这 两个关键肾脏结构 的 基因 表达参考数据, 通过将 DN 患者与 2 型糖尿病对照组 (即 10 年以上 2 型糖尿病病史无任何微血管病变患者的 对照人群 ) 进行比较分析,最终鉴定出 了 17 个与 DN 显著相关的致病候选基因。 这其中 9 个主要 来自于 肾小球 模型 、 5 个主要 来自 肾小管间质 模型 、 3 个在两种肾组织 模型 中均有关联的基因 , 提示 DN 的遗传易感性具有明显 组织结构 特异性 。 在这 17 个基因中,编码糖原合成酶的 GYS1 和转录因子 FOXJ2 等多个基因此前从未被报道与糖尿病肾病直接相关,提示 TWAS 研究进一步揭示了新的 DN 易感 基因 。
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图 2 . DN 的 TWAS 分析 的 设计和主要结果。
创新 “ 四维度基因优先级排序策略 ” , 锁定核心致病基因
为了进一步筛选 DN 患者致病基因,研究团队构建了 系统性的 “ 四维度基因优先级排序策略 ” ,该策略综合考虑了四个关键维度 数据:( 1 ) TWAS 统计学关联在外部数据中的结论一致性(独立转录组数据差异表达验证); ( 2 ) 临床指标层面, 患者 肾组织中 相关 基因表达与 临床表型 相关性; ( 3 )组织病理层面, 患者 肾组织中相关 基因表达与组织病理损伤指标相关性; ( 4 )遗传调控层面,基因周围风险遗传变异的功能注释证据 。 通过 系统的 量化评分,研究 团队 发现 基于肾小球 TWAS 分析发现的 GYS1 基因,被 优先识别为 最可能的致病基因 。 该结果不仅避免了单一统计指标带来的偏倚,也为复杂疾病 “ 从候选基因到致病基因 ” 的筛选提供了 新途径 。
验证靶向 GYS1 的 DN 治疗 新 策略
研究进一步 通过整合公共数据验证了 GYS1 在 DN 患者肾脏组织中的表达特征 , 通过 其共表达基因通路富集分析 , 提示了 其表达变化与 糖基化终末产物 - 受体( AGE-RAGE )信号通路、自噬、胰岛素抵抗及 MAPK 信号通路 相关; 结合功能基因组信息 分析,揭示了 GYS1 周围潜在的表达调控 单核苷酸多态性( SNP )位点 信息, 提示遗传变异 可能通过 影响 GYS1 的 转录调控参与 DN 发生发展 。 为验证 靶向 GYS1 的 治疗 作用 ,研究团队 采用 GYS1 反义寡核苷酸( ASO )干预 糖尿病肾病小鼠模型 ,验证了 抑制 GYS1 表达能够显著降低蛋白尿水平,改善肾小球病理损伤,缓解 DN 进展。
该研究作为基于肾活检确诊 DN 患者的 TWAS 分析 ,其揭示的 DN 致病新基因为 后续 遗传机制研究提供了关键蓝图,同时 证实了 在复杂疾病遗传学探索中,精准的表型界定与精细的组织分型对解决 “ 遗传力缺失 ” 难题、发掘微效致病基因具有重要支撑作用。不仅如此,研究进一步整合多维度组织数据,明确了糖原合成酶基因 GYS1 在系膜细胞中的致病效应及其受遗传变异调控的分子机制,深化了对 DN 遗传致病机制的认知。 而 研究提出的致病基因优先筛选新策略,也为后续多组学数据的整合分析开拓了新思路。 此外, 目前 DN 治疗仍 缺乏 靶向性干预手段 , 本研究证实 了 靶向 GYS1 的 ASO 干预可显著改善 DN 表型, 这 不仅为 DN 的精准 干预 提供了 新的 靶点, 也 为未来开发 DN 基因靶向干预策略 提供了依据 。
东部战区总医院国家 肾脏疾病 临床医学研究中心刘志红院士、蒋松主任医师为论文的共同通讯作者,博士后 马子健、副研究员侯庆 为论文的 共同 第一作者。
原文链接:https://link.springer.com/article/10.1186/s13073-025-01590-x
制版人:十一
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