Nature Genetics | 单核染色质鉴定抑郁症关键细胞类型与变异位点

关键词

抑郁症、单核染色质开放性、兴奋性神经元、灰质微胶细胞、遗传风险变异位点

摘要总结

这篇文章是2025年8月发表在《Nature Genetics》杂志上的一篇研究，标题为“Single-nucleus chromatin accessibility profiling identifies cell types and functional variants contributing to major depression”。这篇文章通过整合单细胞染色质开放性和基因表达数据，探索了抑郁症的基因调控机制，这对于揭示抑郁症的细胞类型特异性和遗传基础具有重要意义。通过在84个个体的背外侧前额叶皮质中分析了超过20万个细胞，发现深层兴奋性神经元和灰质微胶细胞的染色质变化，并鉴定出与抑郁症风险相关的功能变异位点。

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研究背景

抑郁症（MDD）是一种常见的致残性精神疾病，影响全球约5%的人口，其遗传变异主要富集在调控基因组中。尽管GWAS已鉴定出超过200个MDD风险位点，但这些变异大多位于非编码区，其功能影响仍不清楚。同时，环境因素如早期应激可通过调控变化增加抑郁风险。现有研究显示，MDD涉及多种细胞类型，如兴奋性神经元、星形胶细胞和微胶细胞，但缺乏单细胞水平的染色质开放性图谱来揭示基因调控机制。本研究旨在通过整合snATAC-seq和snRNA-seq，构建MDD的多模态单细胞图谱，探讨遗传和表观遗传因素如何贡献于疾病风险。

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研究方法

研究者从84个个体（44例MDD患者和40例对照）的背外侧前额叶皮质中提取核，进行snATAC-seq分析，生成超过20万个高质量细胞的染色质开放性数据。同时整合同一样本的snRNA-seq数据。使用ArchR软件进行无监督聚类，识别细胞类型和簇；通过limma-voom分析差异可及区域（DARs）；采用Homer和ChromVar鉴定转录因子（TF）基序富集；利用S-LDSC和HESS评估遗传变异富集；通过gkm-SVM模型预测等位基因特异性效应，并用荧光素酶报告基因实验验证。还整合DLPFC组蛋白修饰、Hi-C环和eQTL/sQTL数据进行多模态分析。

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研究结果

研究首先基于染色质开放性、基因活性评分和转录因子基序偏差进行表征，并与snRNA-seq数据整合，确认了细胞身份,通过无监督聚类，识别出7种主要细胞类型，共38个簇。在38个簇中的25个簇内发现了与重度抑郁症（MDD）相关的染色质变化，共鉴定出4751个差异可及区域（DARs）。其中76%的DARs在MDD中可及性降低，且主要富集于深层兴奋性神经元（ExN1）和灰质小胶质细胞（Mic2）簇。

在ExN1簇（即NR4A2+深层兴奋性神经元）中，DARs主要表现出可及性增加（占增强子标记的56%），并富集于与神经递质释放、突触组织和轴突发生等突触通讯相关的基因。这些DARs显著富集了活动依赖性转录因子（如bZIP家族的Fos和Egr1）的基序，并与NR4A2存在相互作用，暗示其在应激反应中存在协同调控作用。此外，通过S-LDSC和HESS分析发现，ExN1簇在MDD遗传风险变异中富集程度最高，其标记的组成型顺式调控元件（cCREs）和DARs中均存在遗传变异的显著过表达。

在Mic2簇（即灰质小胶质细胞）中，DARs则主要表现出可及性降低（占启动子标记的86%），并富集于与免疫稳态、淋巴细胞活化及转录因子活性调控相关的基因。其转录因子基序富集分析揭示了小胶质细胞特异性因子（如ETS结构域的PU.1和IRFs），这些因子在维持小胶质细胞稳态和免疫激活中至关重要。Mic2簇与先前报道的抑郁相关小胶质细胞（depDAM）相似，均表现出免疫相关基因的下调表达模式，但未显著富集MDD遗传风险变异。

进一步分析鉴定出97个与MDD显著相关的SNP（sSNPs）。这些变异在特定细胞簇中表现出等位基因效应，主要集中于ExN1簇（占25%），并通过破坏转录因子（如RFX和GLI家族）结合位点，影响突触相关基因（如_SHANK2_和_SPTBN2_）的表达。这些sSNPs的靶基因显著富集于突触通讯和行为相关通路。

验证结果显示：27.4%的sSNPs在snATAC-seq数据中表现出等位基因不平衡性，19.7%的sSNPs在snRNA-seq数据中影响其靶基因表达。混合效应逻辑回归模型证实，ExN1簇中的sSNPs与靶基因表达变化显著相关。荧光素酶报告基因实验在表达相应转录因子的细胞系中验证了5个sSNPs的等位基因调控效应，凸显了转录因子在介导MDD风险变异功能中的关键作用。

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文章的亮点和局限

亮点包括首次构建MDD的多模态单细胞染色质图谱，揭示特定细胞类型在应激响应中的作用，并通过多方法验证遗传变异的调控影响，为抑郁症机制提供新见解；局限性在于样本主要为欧洲祖先，可能不适用于其他人群；样本大小和单核数据稀疏性可能限制下游解释。

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公开数据

https://www.synapse.org/#!Synapse:syn52167667