易感基因和肠道微生物相互作用促进慢性前列腺炎发生发展的机制研究

Chronic Prostatitis/chronic pelvic pain syndrome (CP/CPPS) is complex disease caused by multiple environmentalfactors based on hereditary susceptibility, with multiplemechanisms includinginfection, immunity, brain function and so on.In a previous Genome-Wide Association Study (GWAS), we have demonstrated that potentialregulatory regions of LANCL1 and HLA genes were closely correlated to the symptoms, and the components and functions of gut microbiome. Due to the importance of gut microbiome on infection, immune and brain function, it suggests that gut microbiome could also play an essential role in the pathogenesis and progression of CP/CPPS.Therefore, we hypothesize that the interactions of gut microbiome and susceptibility genes participate in regulating the CP/CPPS. Our project willverify the functions in the regulatory regions of LANCL1 and HLA genes from the level of cells and animals through chromosome conformation capture and gene-editing technique of CRISPR/Cas9. Meanwhile, by integrating genomics, gut-metagenomics, metabonomics and cytokine-omics, we will investigatethe mechanism of the interaction between susceptibility genes and microbe in pathogenesis and progression of CP/CPPS, which will provide foundation for the precise classification and clinical personalized therapy for CP/CPPS.

慢性前列腺炎（CP/CPPS）被认为是在遗传易感的基础上，多种环境因素作用下发生和发展的复杂性疾病，发病机制涉及感染、免疫和脑功能等多方面问题。本课题组前期通过全基因组关联分析（GWAS）发现LANCL1，HLA基因潜在的调控区域与CP/CPPS症状及患者肠道微生物的结构和功能密切相关。由于肠道微生物对感染、免疫和脑功能至关重要，提示它很可能在CP/CPPS 的发生发展中也起重要作用。据此假设，肠道微生物与遗传易感基因相互作用，参与调控CP/CPPS的发生发展。本项目拟采用染色质空间构象捕获和CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，从细胞或动物水平验证LANCL1，HLA区域遗传变异的功能，并整合基因组学、肠道微生物宏基因组学、代谢组学、细胞因子组学等技术，探讨易感基因和微生物相互作用促进CP/CPPS发生发展的作用和机制，为其精准分型及个体化临床治疗提供支持。

本课题基于本项目组前期收集的两组人群来源的全基因组关联分析结果，第一组人群包括181例慢性前列腺炎病例及1379例对照，第二组人群包括1513例慢性前列腺炎病例及225例对照，两组人群进行了GWAS的meta整合分析后，发现了KBTBD11、ALDH1B1和LanCL1基因可能与慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征(CP/CPPS)相关，并发现差异基因富集于神经、精神系统紊乱相关通路。同时，通过宏基因组测序，对比34例CP/CPPS患者及32例对照的肠道菌群构成变化，发现CP/CPPS患者的肠道菌群结构发生了明显改变，大肠杆菌（E.coli）在CP/CPPS患者中显著富集，并且差异菌群同样富集于神经功能紊乱相关通路。联合遗传差异位点、肠道菌群及细胞因子联合分析，发现IL-7在调节CP/CPPS疼痛症状中可能发挥潜在作用。为探究CP/CPPS易感基因与肠道菌群对神经系统的潜在影响，通过获取易感基因LanCL1敲除小鼠，并进行肠道菌群16s rRNA测序及肠道代谢物检测，发现LanCL1敲除小鼠肠道菌群结构及肠道代谢物发生显著改变，且LanCL1敲除小鼠在消除肠道菌群后显示了脑部氧化应激水平的升高，证实了易感基因与肠道菌群共同影响着神经系统的稳态，并可能促进CP/CPPS症状的发生发展。我们也通过建立自身免疫性及细菌诱导性慢性前列腺炎小鼠模型，发现了前列腺的慢性炎症对前列腺局部微环境及体细胞基因组的影响。为进一步探究整体及前列腺局部代谢物对CP/CPPS相关症状及精神症状的影响，通过收集30例慢性前列腺炎患者及30例对照的血浆及前列腺液，并进行了广泛靶向代谢组检测。发现了机体整体代谢与前列腺局部代谢的潜在联系，并发现了多个差异代谢物与慢性前列腺炎症状及焦虑、抑郁症状相关。并且，我们再次发现血浆差异代谢物同样富集于神经、精神系统紊乱相关通路。这些结果将为CP/CPPS的研究、精确诊断和个体化治疗提供一定的方向和依据。