人脑功能复杂，目前已知多种疾病的成因都与脑组织功能异常相关。近年来，单细胞测序技术的发展使得从单个细胞水平探究分子调控过程成为可能。目前对于脑组织已有了完整的单细胞转录组测序数据，并且通过结合全基因组关联研究（Genome-wide association study, GWAS）结果发现，不同的疾病表型往往拥有不同的脑效应细胞，这提示了疾病相关分子调控过程存在细胞异质性。而以往借助遗传变异推断疾病表型之间因果效应的研究中，仅使用了组织样本来源的数据，忽视了其中的细胞异质性，因而不利于定位真正的效应细胞。

针对上述问题，西安交通大学生命学院开发了整合脑单细胞表达数量性状基因座(eQTL)数据，鉴定细胞异质性因果效应的新方法cell-stratified MR (csMR)。该方法首先通过精细定位筛选GWAS和单细胞eQTL的因果变异，随后通过遗传共定位分析鉴定细胞类型特异性共定位信号，识别工具变量；最后利用双样本MR分析判断细胞类型特异性因果效应。通过将这一方法应用于不同的肥胖表型GWAS数据，结果发现BMI可能通过不同的脑细胞调控途径影响其他疾病（如睡眠障碍、冠心病、二型糖尿病、骨质疏松症等）的发生。另外，通过比较BMI与其他肥胖表型的结果发现，BMI和腰臀比可能通过不同的脑效应细胞影响冠心病和二型糖尿病的发生。此外，体脂率则可能通过少突胶质细胞和少突胶质前体细胞影响关节炎等疾病的发生，而BMI则未发现与关节炎有细胞特异性因果关联，提示不同肥胖表型存在不同的分子调控途径以及不同的脑效应细胞。

近日，该研究成果以《利用遗传变异对基因表达的细胞类型特异性影响揭示脑细胞异质性因果效应》（Revealing brain cell-stratified causality through dissecting causal variants according to their cell-type-specific effects on gene expression）为题，发表在《自然通讯》（Nature Communications）。

该研究由西安交通大学独立完成，论文通讯作者为西安交通大学生命学院杨铁林教授和郭燕教授，西安交通大学生命学院郝若涵助理教授为该论文第一作者。西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室和生命学院为该论文的第一和通讯单位，西安交通大学第一附属医院为共同通讯单位。

该工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队、陕西省杰出青年基金、中国博士后科学基金、陕西省重点研发计划、中央高校基本科研业务费、西安交通大学医工交叉项目、西安交通大学分析测试共享中心的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49263-4