基于基因调控网络的HBV诱导肝纤维化/肝硬化关键基因及治疗靶点发现研究

Liver cirrhosis is the advanced stage of liver fibrosis caused by multi-factor-induced chronic liver injury. In China, HBV infection is the main cause of liver cirrhosis, which currently lacks effective treatment options. So the identification of key molecules and druggable targets in the process of liver fibrosis, cirrhosis and liver cancer is of great significance for clinical research. Recently, the rapid accumulation of omics-data from patient samples provides opportunities for systematically unveiling the molecular mechanism of disease. Among them, gene regulatory network analysis based on gene expression profile is an effective means of interpreting disease progression and identifying key regulatory genes or pathways. In this project, we aim to construct the Chinese specific gene regulatory network of HBV-induced liver fibrosis / cirrhosis based on gene expression data of large-cohort Chinese patients and unveil the key biological processes and pathways related to disease progression. Based on the method that integrates multi-omics data, we aim to further screen and verify key druggable targets and drugs for liver fibrosis / cirrhosis. With following extensive in vivo experimental evaluation of the efficacy of predicted anti-fibrosis / cirrhosis drug targets, we aim to elucidate the mechanisms of HBV-induced liver fibrosis / cirrhosis and discover druggable targets for this disease.

肝硬化是多因素导致的慢性肝损伤的晚期肝纤维化疾病，在我国HBV感染是肝硬化的主要原因，临床无特效治疗手段，因此辨识肝纤维化-肝硬化-肝癌进程中的关键致病分子进而发现治疗靶点具有重要的临床意义。近年来，临床患者组织标本的多组学数据快速积累，为系统分析疾病发生发展机制提供大数据积累。同时，基于基因表达谱的基因调控网络分析是目前阐释疾病进展不同阶段和识别关键调控基因/通路的重要手段。本项目拟基于国内HBV诱导肝纤维化、肝硬化大队列临床肝组织样本的表达谱数据，构建中国人特有的肝纤维化-肝硬化疾病动态进程基因调控网络，挖掘肝纤维化到肝硬化的关键调控基因，利用多组学数据分析筛选验证最具治疗潜力的关键基因并推测靶向药物，建立小鼠HBV肝纤维化/肝硬化模型证实候选关键基因的抗肝纤维化/肝硬化能力，以期为HBV诱导肝纤维化/肝硬化的致病机制提供解释，为治疗提供可药靶点。

肝纤维化/肝硬化由于病因复杂且具有显著地域特征、治疗手段有限，给临床治疗带来极大负担，因此研究肝纤维化/肝硬化的致病分子机制依旧是临床治疗的迫切需求。本项目（1）系统梳理HBV诱导肝纤维化/肝硬化基因表达谱，构建基因调控网络，应用网络分析方法分析挖掘HBV诱导肝纤维化/肝硬化基因调控网络中的关键子网络，发现ADAM22、TCP11L2、MPV17L、SOX11等核心基因。（2）采用单细胞转录组和TCR测序深度剖析健康人和HBV感染患者不同阶段单细胞图谱，研究不同患者病毒载量、炎症打分、纤维化打分与基因表达的相关性。研究发现相比健康人，HBV感染患者的NK&T细胞异常激活，CD45+细胞比例显著增高，存在免疫细胞的浸润。该发现采用NanoString的数字化空间多靶标原位分析系统得到实验验证。（3）通过细胞比例和关键分子标志物表达分析，发现两群T细胞对于HBV感染控制至关重要，第一群细胞杀伤性GZMK-CD8细胞在低病毒载量组细胞比例最高，提示其对病毒控制及其关键；第二群细胞耗竭T细胞LAYN-CD8则在高病毒载量组最高，提示在高病毒载量组中存在一群耗竭的T细胞，无法发挥正常杀伤功能。TCR聚类分析预测得到多个HBV感染特异的TCR克隆，支持转录组的发现。（4）增殖细胞中，外周来源的NK细胞（CX3CR1-NK）在健康人、低病毒载量、高病毒载量不断降低，提示TGF-beta介导的NK细胞杀伤活性抑制。（5）髓系细胞分析发现DC1和DC2细胞在低病毒载量分组中显著升高。并且CXCL10巨噬细胞在高病毒载量组比低病毒载量组高。CXCL10介导T细胞招募，分析发现其在高病毒载量组中高表达PDL1，提示其抑制T细胞功能。RNA velocity分析提示该细胞群可能源自肝脏而非外周。本项目研究成果首次在单细胞层面对HBV感染的慢乙肝患者进行深入剖析，为控制疾病预警分子标志物寻找和治疗靶点研究提供了重要数据参考与借鉴。