翼和生物合作伙伴浙江省人民医院、哈尔滨医科大学等机构的专家合作发表“Multi-omics integration analysis and association study reveal the potential of ADIPOQ function in gestational diabetes mellitus多组学整合分析与关联研究揭示了ADIPOQ在妊娠期糖尿病中的潜在功能”的文章。

妊娠期糖尿病科普

妊娠期糖尿病（Gestational Diabetes Mellitus，简称GDM）是指在妊娠期间首次出现或发现的糖代谢异常疾病。定义：妊娠期糖尿病是指孕妇在妊娠期间，由于体内激素水平的变化、胰岛素抵抗增加以及胰岛素分泌相对不足等因素，导致血糖升高，出现糖代谢异常。

激素水平变化：妊娠期间，孕妇体内的雌激素、孕激素等激素水平显著升高，这些激素具有拮抗胰岛素的作用，导致胰岛素敏感性下降；胰岛素抵抗增加：随着胎儿的生长发育，母体对葡萄糖的需求量增加，但胰岛素的分泌可能相对不足，无法满足身体对葡萄糖的需求，进而引发血糖升高；其他因素：遗传因素、年龄因素（高龄孕妇风险较高）、不合理的饮食结构（长期高糖、高脂饮食）、体重过重、内分泌异常以及炎性因子等也可能在妊娠期糖尿病的发病中起到一定作用。

诊断方法：通常通过口服葡萄糖耐量试验（OGTT）进行诊断。在孕24-28周时，孕妇需要空腹饮用一定量的葡萄糖溶液，然后测量空腹及服糖后1小时、2小时的血糖水平。若血糖水平超过一定标准，则可诊断为妊娠期糖尿病。

本文研究背景

脂联素是由脂肪细胞分泌的一种激素，由ADIPOQ基因编码。脂联素在多种代谢过程中发挥着关键作用，如脂质代谢以及葡萄糖和脂肪酸的氧化。在妊娠期间，ADIPOQ的表达会降低，尤其是在患有妊娠期糖尿病（GDM）的女性中，导致血浆浓度下降。ADIPOQ与降低胰岛素抵抗、增强脂质代谢以及具有抗炎特性相关。

因此，ADIPOQ被广泛研究作为预测妊娠期糖尿病发展风险的潜在生物标志物。先前的研究已经证明了ADIPOQ与妊娠期糖尿病之间的关联；然而，其中大多数是单组学研究。多组学将为理解妊娠期糖尿病提供更重要且更全面的见解。

在本次研究中，作者探讨了ADIPOQ上的单核苷酸多态性（SNPs）rs266729、rs1501299与妊娠期糖尿病胎儿脐动脉收缩期/舒张期（S/D）比值之间的关联。此外，还从多组学的角度研究了与妊娠期糖尿病相关的ADIPOQ介导的信号通路。

本研究采用HI-SNP技术（由上海翼和生物提供）对1157名中国北方汉族孕妇队列中的ADIPOQ基因内的单核苷酸多态性（SNPs）rs266729和rs1501299进行了基因分型。该队列包括560名被诊断为妊娠期糖尿病（GDM）的孕妇和597名在孕24~28周时口服葡萄糖耐量试验正常的孕妇。所有参与者均来自哈尔滨医科大学附属第二医院的妇产科。此外，作者采用了生物信息学分析方法，对ADIPOQ调控的妊娠期糖尿病进行了多组学分析（转录组、表观基因组和单细胞水平）。

（1）rs266729的CC基因型和rs1501299的GG基因型的GDM患者中，脐动脉的收缩期血流速度/舒张期血流速度（S/D）比值高于对照组。

本文作者分析了rs266729和rs1501299基因型频率在妊娠期糖尿病（GDM）患者与对照组胎儿脐动脉超声多普勒参数中的分布情况。具有rs266729 CC基因型的GDM患者的脐动脉S/D比值高于对照组（图1A）。这一差异可能是由于GDM组中rs266729 CC基因型的脐动脉舒张期血流速度（Vd）较低所致（图1C）。而rs266729的CG和GG基因型在GDM患者与对照组的S/D比值之间无显著差异（图1A）。此外，具有rs1501299 GG基因型的GDM患者的S/D比值也高于对照组，而rs1501299的TT和TG基因型在GDM患者与对照组的S/D比值之间无显著差异（图1B）。这可能是由于GDM组中rs1501299 GG基因型的Vd较低所致（图1D）。

此外，作者还分析了rs266729和rs1501299基因型频率分布与脐动脉血流阻力指数（RI）及胎儿体重之间的关系，但未发现显著差异（图S1）。总之，通过测试的病例对照单核苷酸多态性（SNP）数据，进一步验证了ADIPOQ基因在GDM胎儿脐动脉血流中发挥作用。

 （2）单细胞分析表明，ADIPOQ在绒毛外滋养细胞（EVT）、T细胞、单核细胞、髓系细胞、NK细胞和合体滋养细胞（SCT）中均有表达。

从GEO数据库下载了GDM的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据进行单细胞分析。利用已知文献中的标志基因注释（图S2A，图S4），获得了9种主要细胞类型，包括巨噬细胞、绒毛细胞滋养细胞（VCT）、粒细胞、绒毛外滋养细胞（EVT）、T细胞、单核细胞、髓系细胞、自然杀伤（NK）细胞和合体滋养细胞（SCT）[37]（图2A）。发现ADIPOQ几乎在所有细胞类型中均有表达，除了粒细胞（图2B）。此外，作者展示了GDM细胞中ceRNA网络中其他基因的表达情况，并发现这些基因在细胞水平上的表达与ADIPOQ相比并不显著（图S2B–F）。

接着，作者计算了与ADIPOQ表达相关的基因，并基于这些基因进行了cellchat分析。cellchat分析揭示了这些细胞之间存在强烈的相互作用，推测ADIPOQ在这些相互作用中发挥着重要作用（图2C）。此外，使用String数据库构建了ADIPOQ与ceRNA网络中重要基因之间的相互作用关系，并发现ADIPOQ与CASP3基因存在相互作用关系（图2D）。通过单细胞转录因子（TF）分析获得了与ADIPOQ基因相关的TF相互作用网络，并进行功能富集分析，发现这些相互作用的TF与miRNA转录、单核细胞分化和眼睛发育功能相关（图2E，F）。

随后，通过细胞轨迹分析发现VCT细胞位于细胞发育的头部，而SCT细胞位于细胞发育的尾部，且ADIPOQ在SCT细胞中高度表达（图2G）。最后，对ADIPOQ介导的ceRNA网络中的关键基因进行了细胞位点分析，并发现ADIPOQ和CPEB4与细胞发育簇相关（图2H）。

总之，通过单细胞数据分析，作者发现ADIPOQ在GDM的多种细胞类型中均有表达，且这些细胞类型之间存在强烈的相互作用。此外，ADIPOQ参与的ceRNA网络中的重要基因（如CPEB4）与细胞发育轨迹相关。因此，ADIPOQ在细胞水平上调节GDM中的细胞相互作用，并在细胞位点发育中发挥相应的调节作用。

（3）功能富集分析显示，ADIPOQ基因与营养水平反应和脂肪细胞分化相关。作者从MSigDB数据库中获取了与GDM相关的通路，包括细胞对胰岛素刺激的响应、脂肪酸代谢、BioCarta nuclearrs通路和脂肪细胞因子信号通路。此外，从GEO数据库获取了GDM的基因表达数据，并使用皮尔逊相关系数计算方法计算了通路相关基因与ADIPOQ之间的表达相关性。根据基因间的表达相关性，通过GSEA富集分析的思想，分析了ADIPOQ在通路中的相关性。结果显示，ADIPOQ对细胞对胰岛素刺激的响应具有显著的负调节作用（图5A），在脂肪酸代谢中也观察到了同样的现象（图3B）。而在BioCarta nuclearrs通路和脂肪细胞因子信号通路中，ADIPOQ具有正调节作用。为了进一步验证，作者对ADIPOQ与功能中的关键基因进行了相关性分析。如GSEA结果所示，ADIPOQ与MAPK9、NFκB1和PRKAG1的表达呈负相关（图3C，D）。随后，根据基因表达相关性筛选出与ADIPOQ表达相关的通路基因，并构建了ADIPOQ功能调控网络（图5E）。细胞对胰岛素刺激的响应、脂肪酸代谢、BioCarta nuclearrs通路和脂肪细胞因子信号通路在GDM的发生和发展中起着重要作用。分析发现，ADIPOQ在这些功能中具有强烈的调控关系。因此得出结论，ADIPOQ基因在GDM的发生和进展中也发挥着重要作用。

研究意义与价值

本研究的结果表明，脂联素通过调节炎症和脂肪代谢相关的通路、基因和细胞表达，在妊娠期糖尿病中发挥着关键作用。本研究为妊娠期糖尿病的发病机制提供了全面的生物学见解，并为妊娠期糖尿病风险的早期预测提供了参考。

以上提示，即使在临床可检测到的葡萄糖耐量受损发生之前，也可以对具有妊娠期糖尿病遗传风险的孕妇实施个人生活方式干预的早期管理，如饮食、体重控制和运动。