基于cis-eQTM分析揭示COVID-19重症早期反应性CpG位点与RNA表达特征及其在疾病预后中的动态变化

本研究通过整合DNA甲基化与转录组数据，采用cis-eQTM（表达数量性状甲基化）分析方法，揭示了COVID-19重症患者急性期16个差异表达基因（DEGs）和30个邻近差异甲基化CpG位点的动态调控网络。研究发现SRXN1、FURIN等6个关键基因的甲基化-表达关联与病毒入侵、免疫激活和氧化应激等病理过程密切相关，且这些表观遗传标记在康复期可逆。该成果为COVID-19重症机制提供了新的分子标志物，发表于《Communications Biology》。

　　

新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的临床结局存在显著异质性，从无症状感染到多器官衰竭均可发生。尽管已知细胞因子风暴和免疫失调是重症关键因素，但驱动这些病理变化的表观遗传机制仍不明确。尤其令人困惑的是，为何相同病毒载量患者会出现截然不同的临床转归？这提示宿主内在因素——特别是DNA甲基化等表观遗传调控可能发挥重要作用。

韩国蔚山国立科学技术研究院（UNIST）与蔚山大学医院的研究团队在《Communications Biology》发表了一项突破性研究。通过对46例住院患者进行全血多组学分析，首次采用cis-eQTM方法解析了COVID-19重症相关的甲基化-表达调控网络。研究发现，急性期重症患者存在16个差异表达基因和30个邻近差异甲基化CpG位点的特异性组合，其中SRXN1（硫氧还蛋白还原酶1）、FURIN（弗林蛋白酶）等6个关键基因的异常表达与邻近CpG位点低甲基化显著相关。令人振奋的是，这些表观遗传改变在康复期4-12周内可恢复至基线水平，揭示了COVID-19诱导的表观遗传重编程具有动态可逆特性。

研究采用三项关键技术：1）靶向亚硫酸氢盐测序（Target Bisulfite Sequencing）检测全血DNA甲基化谱；2）PAXgene管采集样本进行RNA测序分析基因表达；3）留一法交叉验证（LOO）结合白细胞比例校正的cis-eQTM分析，确保发现结果的稳健性。队列包含37例轻-中症（MM）和9例重-危重症（SC）患者，并设置90例康复期和344例健康对照。

研究结果

Dynamics of gene-regulating CpGs and gene expression levels in COVID-19 severity

通过LOO分析发现重症组存在648个高甲基化和1296个低甲基化CpG位点。整合甲基化与转录组数据后，锁定16个DEGs与30个DMCs构成的调控网络，其中15个基因上调（如SRXN1、FURIN）、1个基因（GCNT4）下调。

Leukocyte-adjusted cis-eQTM analysis reveals FKBP5 methylation as a cell-type proportion-independent marker

校正白细胞比例后，仅chr6:36697843-FKBP5关联保持显著（Spearman ρ=-0.551，P=0.009）。FKBP5编码的FKBP51蛋白可通过调节糖皮质激素受体（GR）信号影响应激反应和NF-κB通路，这可能是重症COVID-19的核心表观遗传标志。

Resolution of acute-phase epigenetic alterations during COVID-19 recovery

热图和PCA分析显示，重症患者急性期的甲基化异常在康复期显著恢复。但1例合并症指数（CCI=5）的危重症患者（C19-C058）未见明显恢复，提示基础疾病可能延缓表观遗传修复。

讨论与意义

该研究首次绘制了COVID-19重症急性期至康复期的表观遗传-转录组动态图谱，具有三重突破性价值：1）发现FKBP5等细胞固有表观遗传标记可作为独立于病毒载量的预后指标；2）阐明SRXN1-FURIN-IL18RAP基因簇通过氧化应激（ROS）、病毒入侵（S蛋白切割）和炎症（IL-18信号）三条通路协同驱动重症进程；3）证实表观遗传变化具有临床阶段特异性，为"长新冠"研究提供新视角。值得注意的是，甲基化修饰的可逆性特征为开发表观遗传疗法（如DNA甲基转移酶抑制剂）干预COVID-19重症提供了理论依据。未来需扩大样本验证这些标志物在Delta与Omicron变异株感染中的普适性，并探索其与细胞因子风暴的因果关系。