FOXP3/TIGIT的复合表观遗传生物标志物与脐带血中的调节性T细胞数量相关，并且与后续食物过敏的发生有关

《Clinical & Experimental Allergy》：A Composite Epigenetic Biomarker of FOXP3/TIGIT Correlates With Regulatory T Cell Numbers in Cord Blood and Is Associated With Subsequent Food Allergy

表观遗传生物标志物nTreg^epi通过分析FOXP3和TIGIT基因甲基化数据，与流式细胞术测量的脐带血中 naive调节性T细胞比例相关，且发现高nTreg^epi水平显著降低婴儿1年内IgE介导食物过敏风险。

　　
这项研究聚焦于开发一种基于表观遗传学的生物标志物（nTreg^epi），以预测新生儿后续食物过敏的风险。研究基于巴罗嫩婴儿队列（BIS），该队列包含1074名澳大利亚出生的婴儿，通过多学科合作揭示了调节性T细胞（Treg）在脐带血中的表观遗传特征与1岁内食物过敏的关联。

### 研究背景与意义
食物过敏已成为全球公共卫生的重要挑战，其发生机制与免疫系统的发育密切相关。已有研究通过流式细胞术检测到脐带血中调节性T细胞（尤其是未成熟Treg亚群）的比例与后续食物过敏风险呈负相关。然而，流式细胞术技术要求高、成本大且依赖新鲜或适当冷冻的样本，难以在大型队列中广泛应用。因此，研究团队致力于开发一种基于全基因组甲基化分析的替代方法，旨在建立一种可推广的、低成本的新生儿过敏风险预测工具。

### 研究方法创新
研究采用双组学整合分析策略，结合流式细胞术与甲基化芯片（Illumina EPIC）数据：
1. **样本构建**：从BIS队列中筛选出936份脐带血样本进行甲基化分析，其中450份进一步通过流式细胞术量化未成熟Treg（nTreg）比例。
2. **机器学习建模**：利用LASSO回归算法从FOXP3和TIGIT基因的78个甲基化探针中筛选出21个与nTreg比例显著相关的探针，构建线性预测模型nTreg^epi。该模型通过交叉验证确保稳定性，并在独立验证组（n=112）中表现出良好预测性能（R2=0.22）。
3. **临床终点评估**：通过皮肤点刺试验和口服食物挑战确认1岁内IgE介导的食物过敏诊断。

### 关键发现
1. **表观遗传标志物验证**：
- 23个甲基化位点在FOXP3和TIGIT基因中与nTreg比例显著相关（q值<0.05）
- 优化后的nTreg^epi模型在训练集（n=338）和验证集（n=112）中均能有效预测nTreg比例，训练集解释方差达49.4%，验证集达22.1%

2. **临床关联性分析**：
- 在693名完成随访的婴儿中，nTreg^epi每升高1个标准差单位，食物过敏风险降低35%（OR=0.65，95%CI 0.48-0.88，p=0.005）
- 该关联在多个亚组中保持一致，包括非流式细胞术亚组（n=362）

3. **机制洞察**：
- FOXP3启动子区低甲基化与Treg功能增强相关，而TIGIT基因启动子区甲基化水平可作为nTreg特异性标记
- 研究发现传统单探针甲基化分析（如FOXP3 TSDR区域）存在局限性，多探针整合模型能更精准捕捉低丰度细胞群的表观特征

### 技术突破与学术贡献
1. **机器学习在表观遗传学的应用创新**：
- 通过LASSO回归筛选出具有统计显著性和生物学合理性的多探针组合
- 解决了nTreg细胞（脐带血中占比<2%）的检测难题，建立甲基化水平与细胞比例的定量关系

2. **队列研究的深度挖掘**：
- 利用BIS队列的纵向设计优势，建立从出生到1岁食物过敏的完整时间轴
- 突破传统研究局限于特定过敏原的局限，首次在群体层面验证通用的过敏风险预测模型

3. **方法学拓展**：
- 开发标准化流程将甲基化数据转化为可解释的生物学指标（nTreg^epi）
- 建立包含家庭史、居住环境、分娩方式等混杂因素的调整模型
- 首次实现全基因组甲基化数据与细胞亚群定量指标的机器学习关联

### 学术价值与实践意义
1. **理论创新**：
- 揭示FOXP3启动子甲基化动态与Treg分化阶段的关联性
- 发现TIGIT基因非编码区甲基化对nTreg功能维持的调控作用

2. **临床转化潜力**：
- 模型可在常规产前筛查中采集的足跟血样本（含DNA）上实施，检测成本低于流式细胞术
- 为开发基于脐带血的过敏风险筛查工具提供理论依据
- 指导未来研究设计多中心验证试验，建立标准化生物标志物检测流程

3. **方法论贡献**：
- 提出适用于低丰度细胞群（<5%）的甲基化探针筛选策略
- 建立机器学习模型的可重复性验证框架（100次迭代交叉验证）
- 开发表观遗传预测模型的标准化报告模板（含探针列表、模型系数、性能指标）

### 局限性及未来方向
1. **当前局限**：
- 验证集样本量较小（n=112）
- 未检测到单一探针的显著关联，提示需要多指标联合分析
- 缺乏对Treg细胞功能的直接评估（如抑制功能的测量）

2. **未来研究方向**：
- 开发基于nTreg^epi的动态预测模型，纳入出生后免疫环境变化
- 探索表观遗传预测模型与其他生物标志物（如菌群组成、代谢组学）的联合应用
- 开展跨种族验证研究，特别是非欧洲裔人群的适用性评估
- 研发便携式甲基化检测设备，推动临床转化

### 总结
本研究成功构建了首个基于全基因组甲基化分析的nTreg比例预测模型nTreg^epi，并通过大规模队列验证其与食物过敏的显著关联。该成果不仅为过敏机制研究提供了新的分子视角，更重要的是建立了可推广的预测工具开发范式。后续研究需着重解决模型泛化能力、临床适用性验证以及生物功能验证等关键问题，推动从基础研究到临床应用的转化进程。