潰瘍性結腸炎（Ulcerative colitis, UC）是炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）的兩種主要形式之一，其特征是慢性炎癥和上皮屏障破壞。UC導致結腸粘膜的持續炎癥，可能導致嚴重出血、潰瘍、毒性巨結腸和暴發性結腸炎。UC是一種多樣性疾病，可以通過受影響的部位（直腸炎、左側結腸炎、直腸乙狀結腸炎和全結腸炎）、治療效果（響應或非響應）和嚴重程度（從輕度到中度到重度）來分類。目前尚無根治潰瘍性結腸炎的方法，當前治療的目標是減輕炎癥。對這種疾病的一般認識是，免疫失調、遺傳易感性和環境因素都有助于潰瘍性結腸炎的進展。然而，UC潛在的復雜致病機制尚未完全理解。

近期，中國科學院北京基因組研究所研究所韓大力課題組與清華大學王霞課題組在Life Medicine雜志在線發表了題為Colonic stem cell from severe ulcerative colitis maintains environment-independent immune activation by altering chromatin accessibility and global m6A loss的研究論文。研究人員對從潰瘍性結腸炎患者活檢樣本中分離出的結腸干細胞（colonic stem cell, CoSCs）進行了培養，通過結合RNA-seq、ATAC-seq和m6A meRIP-seq等多組學分析，揭示了潰瘍性結腸炎患者的結腸干細胞異常轉錄特征的表觀調控機制。

流程圖展示結腸干細胞的獲取、培養方法與相關的多組學測序

首先，研究人員收集了來自三名健康個體和六名潰瘍性結腸炎患者的結腸活檢組織。人類結腸干細胞被分離并培養以保持高度有克隆能力的、基礎狀態的特性。

隨后研究人員對每個樣本進行了RNA測序。基于轉錄組數據的潰瘍性結腸炎診斷比傳統的Mayo內鏡評分更能在分子水平上反映潰瘍性結腸炎的疾病程度，尤其是重度潰瘍性結腸炎與健康個體之間的基本差異。進一步分析顯示，從重度和輕度潰瘍性結腸炎患者獲得的結腸干細胞顯示出炎癥狀態的表達特征，并且在體外培養的五代之后仍然保持這種特征。這說明這一表達特征受到穩定的轉錄調控機制調控，可以不受結腸干細胞生活環境中的細胞和趨化因子等影響。

緊接著研究人員進行了ATAC測序和m6A meRIP測序研究了染色體可及性與RNA修飾水平的變化，以解釋轉錄組水平發生的變化。ATAC測序分析揭示了在重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞中存在大量的特異性的染色質可及性增加，研究人員進一步發現了這些重癥特異的染色質開放區域富集了有報導的與潰瘍性結腸炎相關的轉錄因子（如JunB, AP-1 and TEAD4等）。m6A meRIP測序和m6A定量分析顯示，在重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞中mRNA上的m6A甲基化存在全局范圍內減少的現象。同時對于多種mRNA m6A甲基化相關的蛋白的定量分析發現，FTO的蛋白水平在重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞中出現了明顯上調，可能與m6A甲基化的全局性減少有關。然而單一染色質可及性或者m6A修飾都不能完全解釋基因表達的變化，因此研究人員進行了整合分析。整合分析發現在重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞中，啟動子區域的開放和m6A丟失的協同作用維持了高水平的轉錄激活。

多組學分析揭示表觀調控規律

模式圖展示重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞維持異常轉錄激活的調控規律

總之，該研究揭示了染色質可及性和RNA m6A修飾在維持重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞異常轉錄激活中的關鍵作用。表觀遺傳層面的轉錄與轉錄后調控穩定了重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞炎癥相關的轉錄特征，獨立于結腸干細胞生活環境中的細胞和趨化因子等的影響。這一協同作用和FTO在重度潰瘍性結腸炎的結腸干細胞中蛋白水平上調的發現也為潰瘍性結腸炎新的藥物和治療策略的開發提供了新的思路。

中國科學院北京基因組研究所研究所韓大力研究員、清華大學王霞教授和中國科學院北京基因組研究所研究所龔文軒特別研究助理為本文的共同通訊作者，劉傳東、李杰、金華和趙茜為本文的第一作者。該研究得到了北京自然科學基金、國家自然科學基金、中國科學院基礎前沿科學研究計劃從0到1原始創新項目、重點研發計劃、中國科學院王寬誠率先人才計劃盧嘉錫國際團隊以及中國科學院國際合作局國際伙伴計劃的經費支持。

英文全文鏈接：

https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnad034

引用本文：

Chuandong Liu, Jie Li, Hua Jin, Qian Zhao, Fangle Li, Zurui Huang, Boyuan Mei, Wenxuan Gong, Xia Wang, Dali Han, Colonic stem cell from severe ulcerative colitis maintains environment-independent immune activation by altering chromatin accessibility and global m 6A loss, Life Medicine, 2023, lnad034, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnad034