理化学研究所主导的国际联合研究团队成功在单细胞层面研究了人类多样化辅助性T细胞的基因启动子和增强子，并系统性地阐明了这些多样化辅助性T细胞是如何参与多种免疫疾病的发病过程的。此次解明的增强子和靶向疾病基因等信息，以及单细胞增强子解析法（ReapTEC法）的代码已通过DDBJ公开，研发团队负责人村川泰裕表示：“通过重新分析此前的基因表达和解析数据，就能鉴定出增强子RNA，希望大家能充分利用这一成果。”该研究有望开发出自身免疫疾病和过敏性疾病的新疗法。相关研究成果已发表在《Science》上。
图1 辅助性T细胞增强子活性图谱的制作流程（提供：理化学研究所）
研究团队开发出了独特的在单细胞层面同时识别RNA转录起始点和解析启动子及增强子活性的方法（ReapTEC法），并成功将该方法应用于约100万个人类辅助性T细胞，制作了辅助性T细胞增强子活性图谱。
增强子就像激活靶向基因表达的开关。增强子中浓缩了基因变异，而这些变异又通过改变基因的表达量而非质量来影响疾病的发病过程。
理研生命医科学研究中心理研-IFOM癌症基因组学联合研究团队的小口绫贵子研究员（京都大学ASHBi特任研究员）、小松秀一郎客座研究员、村川泰裕团队负责人（京都大学ASHBi教授）、自身免疫疾病研究团队的铃木亚香里高级研究员、山本一彦团队负责人（生命医科学研究中心主任）、基因解析应用研究团队的寺尾知可史团队负责人等组成的国际联合研究团队，通过高精度捕捉RNA前端添加的帽结构所产生的信号，研发出了能够在单细胞层面识别RNA转录起始点，并同时解析增强子和基因启动子活性的方法。
研究团队将该方法应用于从人体采集的约100万个辅助性T细胞后，成功在每个辅助性T细胞中识别了动态变化的RNA转录起始点，并测量出了RNA的表达量。从而发现了此前从未报道过的稀有亚群，揭示了辅助性T细胞的多样性。此外，还在各亚群中全面鉴定了活跃的基因启动子和增强子。在此基础上还鉴定出超过6万个在辅助性T细胞中活跃的增强子，并制作了辅助性T细胞各亚群的增强子活性图谱。
研究团队通过GWAS（大规模基因组关联分析），已经鉴定出数百个与各种自身免疫疾病和过敏性疾病相关的基因变异。通过将这些免疫疾病相关的基因变异位置与辅助性T细胞中活跃的增强子区域进行重叠分析，发现辅助性T细胞的增强子区域中高度集中着与多发性硬化症、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、哮喘、炎症性肠病等自身免疫疾病和过敏性疾病相关的基因变异。此外，还鉴定出约600个具有免疫疾病相关基因变异的辅助性T细胞增强子（疾病增强子）。
增强子通过与靶向基因在空间上接近来发挥作用。因此，研究团队利用通过在核小体层面的高碱基分辨率上确定基因组的三维结构的Micro-C 方法的数据制作了400亿条读数的世界最高水平深度数据，从而全面确定了疾病增强子的靶向基因。
研究团队在确定了各个疾病增强子的靶向基因，系统性解析了自身免疫疾病和过敏性疾病是通过何种分子途径导致发病的，从而鉴定了多种新的疾病相关分子。例如，激活与炎症性肠病相关的增强子可特异性诱导IL7R基因的表达。事实上，IL7受体抑制剂已显示出对溃疡性结肠炎的治疗效果，目前正在进行第二阶段的试验。
在药物开发靶点被认为已经枯竭的情况下，通过此次研究方法鉴定出的新的免疫疾病相关分子群，有望开发出新的分子靶向药物、细胞疗法以及个性化医疗等。
此次研究明确揭示了辅助性T细胞与自身免疫疾病及过敏性疾病的关联。该研究同样适用于与生活方式有关的病症、心血管疾病和精神疾病等。此外，研究团队还在推进对杀伤性T细胞和B细胞的解析，以及对脑部疾病相关增强子区域的解析。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Science
论文：An atlas of transcribed enhancers across helper T cell diversity for decoding human diseases
DOI：10.1126/science.add8394
