《Journal of Proteome Research》：A Multiomic Approach Integrating Genomic and Metabolomic Data Highlights Colorectal Cancer Pathways
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本研究采用代謝組范圍關聯研究（MWAS）方法，整合基因組與尿液核磁共振（1H NMR）代謝組數據，系統分析了187個結直腸癌（CRC）相關遺傳變異與尿代謝物的關聯。研究發現RHPN2內含子區域變異（rs10411210）與尿蔗糖排泄顯著相關，并通過CRISPR/Cas9基因編輯實驗驗證了該區域對結腸癌細胞生長及代謝通路的調控作用，為解析CRC發病機制提供了多組學證據。
引言
結直腸癌（CRC）是全球第三大常見癌癥，其發病與遺傳及環境因素密切相關。全基因組關聯研究（GWAS）已發現大量CRC相關遺傳位點，但多數位于非編碼區，其功能機制尚不明確。代謝組學作為系統生物學工具，可通過分析生物體液中的小分子代謝物揭示疾病相關代謝通路。本研究通過代謝組范圍關聯分析（MWAS）探索CRC遺傳變異與尿液代謝物的關聯，并結合功能實驗驗證關鍵位點的生物學意義。
材料與方法
研究基于AIRWAVE隊列的1951名參與者，對其尿液樣本進行1H NMR代謝組檢測，并分析187個CRC相關單核苷酸多態性（SNP）與24,493個代謝特征的關聯。統計模型調整了年齡、性別和遺傳背景，采用錯誤發現率（FDR）校正。代謝物通過Chenomx數據庫和二維核磁共振技術鑒定。對顯著關聯位點，在Caco-2結腸癌細胞中利用CRISPR/Cas9技術敲除目標內含子區域，并通過RNA測序分析差異表達基因。
結果
MWAS分析發現7個CRC-SNP與尿代謝物顯著相關，其中rs10411210（RHPN2基因）與蔗糖排泄關聯最強（P=4.62×10–8）。其他顯著關聯包括SLC6A18與酪氨酸/亮氨酸、MAP2K5/BMP2與腸道微生物代謝物。多變量分析顯示，rs10411210還與腸道菌群相關代謝物（馬尿酸、4-羥基苯乙酸）及咖啡因代謝物聚類。功能實驗中，敲除RHPN2內含子區域導致Caco-2細胞生長遲緩，RNA測序發現448個基因上調（涉及藥物代謝、糖代謝）和195個基因下調（細胞周期相關）。蔗糖酶-異麥芽糖酶（SI）基因表達有升高趨勢，提示蔗糖代謝可能參與CRC通路。
討論
本研究通過多組學整合揭示了CRC遺傳變異與代謝表型的關聯，特別是RHPN2內含子區域通過調控細胞增殖和代謝過程影響CRC風險。SLC6A18與氨基酸轉運的關聯進一步支持了氨基酸代謝在腫瘤中的作用。研究局限性包括代謝物受環境因素干擾較大，未來需通過孟德爾隨機化等方法強化因果推斷。多組學策略為CRC機制研究和生物標志物開發提供了新方向。
