维生素D代谢通路表观遗传性状和遗传多态的协同作用与结核病预后的分子流行病学研究

Epigenetic trait, which has gained much more interests recently, is a newly discovered regulatory mechanism. It can affect the expression of the target gene through DNA methylation or by miRNA interference, with no changes of nucleotide sequences. On the basis of current research progress and preliminary work, we hypothesize that this type of epigenetic trait may play an important role in vitamin D metabolism, together with the genetic polymorphisms of relevant genes. But there are lack of such studies in the Chinese population. To test this hypothesis, we intend to apply a large-scale prospective cohort study following with an experimental trial, using field epidemiology and molecular epidemiology methods, with aims 1) to analyze genetic polymorphisms and epigenetic traits of key genes in the vitamin D metabolic pathway in the role of prognosis of patients with tuberculosis; 2) to construct a genetic/epigenetic label model of vitamin D metabolic pathway, and provide scientific evidences for future individualized adjuvant therapy and interventions. Findings from this project may have significant contributions to the prevention, treatment and prognosis of tuberculosis.

表观遗传是近年来新发现的一种基因调控机制，能够在不改变碱基序列的情况下通过甲基化或miRNA影响靶基因的表达。在综合国内外研究进展和前期工作的基础上，我们认为表观遗传性状可以调控维生素D代谢通路，并与遗传多态共同发挥作用影响结核病的发生与发展，但相关研究在中国人群中尚无报导。为验证这一假设，我们拟采用大样本前瞻性队列研究设计，运用现场流行病学和分子流行病学技术手段，旨在1）分析维生素D代谢通路中关键基因的遗传和表观遗传性状的协同/交互效应对维生素D代谢和结核病预后的影响；2）建立维生素D代谢通路个体遗传/表观遗传标签模型，为进一步开展个体化干预辅助治疗结核病提供理论依据和临床研究资料。预期研究成果对于结核病预防、治疗及预测预后具有重要的理论意义和现实意义。

激活机体抗结核免疫反应通路，提高胞内菌杀灭能力，是开发新型结核病疫苗和治疗手段的重要方向。维生素D（VD）代谢通路能够调控抗结核免疫反应，但存在个体差异。有关VD代谢通路遗传多态在结核病人排菌时间和预后预测中的作用研究较少，尚未有基于VD代谢通路遗传和表观遗传模式谱开展个性化干预和治疗的报导。本研究从VD代谢-抗结核免疫反应通路基因多态、DNA甲基化和miRNA间的相互作用入手，探讨遗传和表遗传的协同作用与抗结核免疫反应和结核病发病风险和预后的关系，动态观察VD水平、细胞因子、异常甲基化和miRNA表达与疾病进程。研究发现：（1）血清VD与结核病发病风险和预后具有较强关联，VD水平低下导致易感性增加，治疗失败的风险提高。（2）CYP24A1、CYP27A1、CYP27B1、CYP2R1与VDR启动子区高甲基化与结核病的发病风险有关，其异常甲基化在结核病的诊断和预后中具有潜在的应用价值，CYP27A1、CYP2R1、VDR基因甲基化与1,25-二羟基VD浓度间存在交互作用。（3）课题组对VD代谢通路下游免疫相关基因遗传变异与结核病发病风险和预后进行了分析，在结核病遗传易感性方面取得了系列成果。（4）运用分子流行病学方法对肺结核病人临床分离株进行基因分型，探讨其遗传多样性、菌株成簇性及其与临床特征等因素的关联性，分析成簇菌株的地理位置分布及系统进化特点，为结核病防治提供科学依据。.研究结果有助于加深对结核发病机制的认识，针对结核病患者开展维生素D代谢监测和干预也有助于开展个体化防制措施。由于表观遗传性状可以通过药物调控，因而也为结核病治疗研究也提供了新思路。研究提出构建VD代谢通路遗传/表观遗传标签模型，探讨不同遗传背景和表观遗传性状的个体补充VD后的不同效应。这是将实验室“生物标志物”研究成果向临床应用转化的一次有意义的尝试。