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原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种自身免疫性疾病，其特征在于慢性炎症和肝内胆管的破坏。因为它具有特异性自身抗体（抗线粒体抗体）和独特的胆管病变，通常被认为是一种模型自身免疫疾病。越来越多的证据表明遗传因素在PBC的发病机制中发挥重要作用。

本论文“A genome-wide association study identifies six novel risk loci for primary biliary cholangitis”为题，其中全基因组关联分析部分在dafabet手机黄金版完成。

摘要

原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种具有强烈遗传因素的自身免疫性肝病。本文进行了全基因组关联研究，其中包括汉族人的1122例PBC病例和4,036例对照，随后在907例PBC病例和2,127例对照组中进行验证试验。 全基因组关联的结果显示了14个PBC风险基因座，确定了IL21、IL21R、CD28 / CTLA4 / ICOS、CD58、ARID3A和IL16中的突变是新的PBC风险基因座。

新发现和组织化学研究表明，PBC肝脏（特别是肝门静脉轨道）中过表达的IL21和IL21R支持了一种疾病机制，其中除了CD4T细胞活化和T细胞的共刺激外，IL21信号通路的去调控是PBC发展的关键组成部分。

研究思路

主要研究结果

1、全基因组范围的探索实验

在探索阶段，根据严格的质量控制措施，对1 122例PBC患者和4 036名正常对照开展全基因组单核苷酸多态性芯片分析，发现MHC区域中的179个SNP和8个非MHC区的39个SNP是显著关联位点（图1）。在HLA-DRA基因座中关联最显著。HLA-DRPB1是MHC区域中第二个显著的位点。

选择来自MHC区域的两个SNP和24个非MHC基因座的32个SNP（P<5x10^-6）进行验证研究。验证组有907个PBC病例和2,127个对照，证实了MHC区域和15个非MHC基因座的疾病关联性。这些基因座的综合分析（2,029个PBC病例和6,163个对照）也符合全基因组学意义。这些基因座包括以前在白种人和日本队列中识别的8个非MHC风险基因座。此外，以前确定的风险基因座DDX6-CXCR5没有意义，但在该分析中仍然达到全基因组意义（P = 2.56x10^-13）（表1）。

图1 .PBC GWAS数据的曼哈顿图

2、发现和验证六个新的PBC风险基因座

在该研究中鉴定并验证了与PBC相关的六个新风险基因座（表2;图2）。 IL21R和IL21均与汉族PBC队列强相关。值得注意的是，有几个最近的研究发现PBC患者T滤泡辅助细胞（Tfh）细胞产生的IL21增加，这可能介导B细胞成熟和自身抗体分泌。由于重大的重组事件，IL21基因座中突变rs925550和rs17005934在汉族人群中被分离（图2c）。在附近的IL2区域中观察到的弱得多的关联（rs108507092），可能是由于与rs17005934的连锁不平衡（r² = 0.64）。

IL21R基因座处关联最显著的SNP rs2189521位于IL21R的5’ UTR中，表明其可能参与调节差异IL21R表达。IL4R位于IL21R上游27kb处，用汉族1000基因组测序数据进行LD分析。结果表明汉族人群中IL21R和IL4R在两个独立的LD区块中（图2a）。在IL21R基因座处观察到的显著SNP均未与IL4R相关，排除IL4R与汉PBC群组的关联。

本研究发现CD58基因座与PBC显著相关。SNP显示强关联，先前在大规模GWAS和验证研究中发现，rs2300747与多发性硬化（MS）和类风湿性关节炎（RA）相关。来自汉族人群的1000个基因组测序数据表明CD58基因中有两个主要的单倍型模块。第一个单倍型区段包括CD58内含子-1，外显子-1和5’调节区域以及附近的IGSF3基因的一部分。第二个单倍型区块包括大部分内含子1和剩余的CD58区域（图2d）。单体型块高LD区（r² >0.9）的rs2300747和多个SNP是淋巴母细胞样细胞系（LCL）的eQTL元件。先前的研究发现rs2300747的A等位基因与CD58的低表达相关。在本研究的PBC队列中，rs2300747的A等位基因是风险等位基因，表明CD58水平的表达降低可能与PBC易感性有关。

本研究中还发现另一个重要相关性位点--rs10415976，其位于ARID3A的内含子区域，ARID3A是一种激活免疫球蛋白重链基因转录的B细胞限制性转录因子。在GWAS的探索阶段，ARID3A基因座上的5个SNP显示出显著的相关性，其中两个达到 genome-wide的显著性。在验证研究中进一步证实了这两个SNP。所有显著的SNP，包括LD中的SNP（r ² >0.8），都位于内含子区域并被鉴定为顺式eQTL元件。ARID3A是第一个被证明可诱导自身免疫的B细胞限制性转录因子。转基因小鼠在B谱系细胞中组成型表达ARID3A，产生抗核抗体。与健康对照相比，系统性红斑狼疮（SLE）患者的ARID3A ⁺ B细胞数量显著增加。本研究首次报道ARID3A基因座与炎症性疾病的人类自身免疫有关。进一步的研究应旨在研究其在PBC发病机制中的功能作用。

在GWAS探索阶段，IL16区域的7个SNP与PBC显示出强烈的相关性（P = 9.42-2.93x10^-6）。 其中一种突变rs4778636在验证研究中证实，并达到全基因组范围内的显著性（P = 8.99x10^-9）。IL16是一种T细胞化学引诱因子，与炎症部位CD4 ⁺细胞积聚的疾病有关，例如哮喘、特应性皮炎、RA、MS和克罗恩病。然而，IL16在PBC中的病理生理作用仍不清楚。 已发现IL16在单核细胞、T淋巴细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞和树突细胞中的mRNA和蛋白质水平上组成型表达。几种相关的IL16突变是外周单核细胞中的顺式eQTL元件。

在多重比较校正后，还有一个新的基因座CSNK2A2 / CCDC113在验证研究中没有达到显著性，但在组合分析中通过全基因组标准（P = 1.51x10^-8）显著（表2）。

3、IL-1 / IL21R在PBC肝脏病变中的异常表达

为了进一步探讨失调的IL21和IL21R是否参与PBC的发病机制，用肝活检样本进行了免疫组织化学分析。与慢性乙型肝炎（CHB）患者、自身免疫性肝炎（AIH）患者或健康对照（HC）相比，在PBC患者的肝脏中观察到IL21和IL21R的表达水平显著升高。

PBC患者门静脉周围发炎的肝细胞和浸润性炎症细胞广泛表达IL21（图3a-d），而IL21R⁺细胞通常在发炎的门静脉中聚集，特别是在PBC患者损伤的小叶间胆管周围（图4a-d）。值得注意的是，IL21 ⁺和IL21R ⁺细胞数与患者的炎症严重程度和肝纤维化程度呈正相关（图3e-g和4e-g）。因此，PBC患者中IL21 / IL21R信号传导显著激活，提示IL21 / IL21R相互作用是PBC发病机制中的重要组成部分。

结论

该项研究在汉族人群中鉴定了6个新的PBC易感基因，首次提出IL-21/IL-21R信号通路和Tfh细胞参与PBC的发病机制，并提出PBC中T细胞共刺激信号传导的重要性，促进对PBC作为免疫失调疾病的理解。

参考文献

Qiu F, Tang R, Zuo X, et al. A genome-wide association study identifies six novel risk loci for primary biliary cholangitis[J]. Nature communications, 2017, 8: 14828.