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IF21!南京大学医学院GWAS拿下双一区TOP!

2026-02-07 12:48:27

你相信吗？一个看似‘偶然’发作的气胸，背后可能藏着你从未听过的基因秘密？

🔎南京大学医学院团队在📘《European Respiratory Journal》中研究首次采用大规模全基因组关联分析（GWAS），结合多阶段病例-对照研究（共2223例患者与3838例对照），系统探讨了原发性自发性气胸的遗传易感基因及其分子机制。研究通过精细定位、体外双荧光素酶报告、电泳迁移变动分析（EMSA）、染色质免疫共沉淀（ChIP）及条件性基因敲除小鼠模型，重点分析了CBX7基因及其下游MMP信号通路在肺囊肿形成中的作用，为疾病发病机制提供了新见解。

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研究背景

原发性自发性气胸多见于青年群体，病因不明且易复发，危害健康并产生医疗负担。虽有家族聚集现象，但多数患者为散发性，推测与肺发育异常相关。此前相关基因研究较少，因该病患病率低，难集齐大规模样本，故开展针对中国汉族人群的大规模全基因组关联研究，以探寻易感基因及发病机制。

研究方法

研究设计与样本

三阶段多中心研究，含 646 例患者 + 1072 例对照（发现阶段）和 1577 例患者 + 2766 例对照（验证阶段），均为中国汉族人群。

患者来自 2006-2018 年临床案例，对照为无明显肺部疾病人群，均签署知情同意书。

基因分型与数据分析

用 Axiom 芯片分型（902560 个 SNP），经 PLINK 质控后，通过密歇根 Imputation Server 填补基因组数据。

以 logistic 回归分析 SNP 与疾病关联，纳入 10 个主成分和吸烟状态为协变量，合并多阶段数据，以 5.0×10⁻⁸为显著阈值。

基因表达与功能验证

收集患者肺囊肿组织和对照正常肺组织，用 qPCR、Western blotting 和 IHC 检测 CBX7 及 MMP 家族基因表达。

通过荧光素酶报告基因实验、EMSA 验证 rs1005300 位点功能，RNA-seq 分析 CBX7 沉默细胞系差异基因，ChIP 验证 CBX7 与 MMP 基因启动子结合。

图解摘要

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研究结果

1.遗传位点筛选：4 个新易感位点获全基因组水平验证

通过三阶段 GWAS 分析，鉴定出 4 个原发性自发性气胸新易感位点：14q32.2（C14orf177 附近 rs7150005）、15q26.3（CHSY1 附近 rs1869640）、16q23.1（CFDP1 附近 rs4888372）、22q13.1（CBX7 内含子 rs139393），均达全基因组显著水平（合并 p 值≤2.35×10⁻¹⁰）。

图1-顺铂耐药细胞系构建与转录组分析

2.CBX7 基因表达：患者组织中显著下调，受功能变异调控

表达差异显著：在 100 例患者肺囊肿组织与 104 例对照正常肺组织中，CBX7 的 mRNA 表达水平显著降低（p<0.0002，Cohen's d=0.55）；34 例患者与 39 例对照的 Western blotting 结果显示，CBX7 蛋白表达同样显著下调（p=0.0015，Cohen's d=0.82）；免疫组化评分进一步证实，患者组织中 CBX7 阳性表达率远低于对照（p<0.0001）。

基因型与表达关联：rs139393 不同基因型（CC、CT、TT）携带者的 CBX7 mRNA 表达存在显著差异，CC 基因型表达量最高，TT 基因型最低（CC vs TT，p<0.0001；CC vs CT+TT，p=0.0007）。

功能变异鉴定：精细定位 22q13.1 区域发现，rs1005300 与 rs139393 完全连锁（D′=1，r²=1），且位于 CBX7 核心启动子区；荧光素酶报告基因实验显示，rs1005300 的 G 等位基因（风险等位基因）启动子活性显著低于 C 等位基因，EMSA 实验证实该变异通过破坏转录因子 CREB1 的结合亲和力，抑制 CBX7 转录。

图3-基于 HO-1 的分子对接与验证

3.下游信号通路：CBX7 通过调控 MMP 家族基因参与发病

差异基因筛选：CBX7 沉默的 A549、H1299 等细胞系 RNA-seq 分析显示，1489 个基因表达显著差异，其中 MMP9、MMP16、MMP11、MMP2 等基质金属蛋白酶基因显著上调，且富集于细胞外基质调控通路。

临床样本验证：33 例患者与 33 例对照的 qPCR、Western blotting 结果显示，患者组织中 MMP9、MMP16 的 mRNA 和蛋白表达均显著升高（p<0.001），MMP11 表达轻度升高（p=0.0151），且 MMP9、MMP16 表达与 CBX7 呈强负相关（r>0.4，p<0.001）；免疫组化显示，患者肺上皮细胞和巨噬细胞中 MMP9、MMP16 染色强度显著高于对照（p<0.0001）。

直接结合验证：ChIP 实验证实，CBX7 可直接结合 MMP9 和 MMP16 的启动子区域，通过转录抑制调控其表达。

图3：CBX7 靶基因 MMP 家族表达分析

4.动物模型：CBX7 敲除再现人类疾病表型

肺囊肿形成：利用 Cre-loxP 系统构建肺上皮细胞特异性 CBX7 条件敲除（Cbx7-CKO）小鼠，6、8、12、24 周龄（对应人类 12、16、21、28 岁）均出现肺囊肿，且发生率随年龄递增（6 周 25%→8 周 57.1%→12 周 73.9%→24 周 76.5%，p<0.05）；囊肿多为椭圆形（78.5%），集中于肺上叶（68.3%）且靠近胸膜（60.8%），与人类患者肺大疱 / 囊肿特征高度一致。

MMP 基因上调：Cbx7-CKO 小鼠肺组织中，MMP9、MMP16 的 mRNA 和蛋白表达显著高于野生型小鼠（8、12、24 周龄 p<0.01），免疫组化染色强度也显著增强，与人类患者的分子表型完全契合。

图4：CBX7 条件敲除小鼠肺囊肿形成

图5：敲除小鼠 MMP9、MMP16 表达分析

小结

该研究对中国汉族人群开展大规模 GWAS，鉴定出 4 个原发性自发性气胸新易感位点，聚焦 CBX7 基因。其在患者肺组织中表达下调，受 rs1005300 变异调控，通过抑制 MMP9、MMP16 表达参与发病。CBX7 敲除小鼠出现肺囊肿，验证了该基因及下游通路的致病作用，为疾病机制与诊疗提供新线索。