基于单细胞测序与遗传因果推断鉴定结直肠癌致病基因和治疗靶点OA

目的整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)与遗传因果推断方法系统阐明结直肠癌(CRC)的转录组学特征和遗传致病机制,挖掘其潜在治疗靶点。方法利用GEO数据库GSE221575数据集对CRC肿瘤组织及其配对癌旁正常组织的scRNAseq数据进行分析,解析肿瘤微环境的细胞图谱及转录状态;筛选肿瘤上皮细胞中的差异表达基因(DEGs),进而整合CRC全基因组关联研究(GWAS)与结直肠组织表达数量性状位点(eQTL)数据系统推断基因表达与CRC发病风险之间的因果关联。通过孟德尔随机化(MR)与共定位分析筛选具有因果效应的候选致病基因,结合拟时序轨迹推断、细胞间通讯分析及蛋白质-蛋白质互作(PPI)网络构建系统解析候选基因的生物学功能与药物靶点关联。结果scRNA-seq分析共鉴定出CRC肿瘤微环境中7类主要细胞亚群,证实其存在显著的转录异质性与细胞亚群组成差异;经两样本MR分析,初步筛选出27个与CRC发病风险存在因果关联的基因(校正后P<0.05,逆方差加权法OR值95%置信区间不跨越无效线1);进一步通过共定位分析,最终锁定7个高置信度致病基因(共享因果变异后验概率PPH4>0.8):CNBP、C4orf3、CDH1、COX14、DARS、LIMA1和TMEM258。拟时序分析提示,上述核心基因主要参与上皮细胞的恶性演化与状态跃迁过程;细胞间通讯分析发现,内皮细胞是CRC肿瘤微环境中的核心信号枢纽,其与其他细胞亚群的信号互作数量最多、作用强度最高;PPI网络分析显示,EGFR为整个互作网络的核心节点,可直接连接候选致病基因与CRC临床常用药物的作用靶点。结论本研究通过整合单细胞转录组与遗传因果推断鉴定的7个CRC核心致病基因揭示了上皮细胞恶性演化与肿瘤微环境调控的关键机制;构建的EGFR核心靶点网络,为CRC遗传致病机制阐释与治疗靶点开发提供了坚实依据支撑。