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疾病的发生发展是一个复杂的过程，DNA、表观遗传的变异、基因表达水平的异常等都会影响身体的健康状态。单一组学已很难满足科研需求，随着测序技术的普及和分析方法的完善，多组学联合的方法逐渐成为主流，疾病研究也呈现出多组学发展的趋势，在研究疾病致病机理、筛选治病靶点的研究中发挥重要作用。整合基因组学和转录组学数据，DNA层面筛选的候选基因在转录水平的展示，RNA层面显著差异表达基因在基因组突变的分析，以及关键基因的通路富集分析等，将基因组和转录组紧密的联系起来。常见思路如下图： 推荐的文章：基因组学与转录组学联合分析揭示网状色素异常的致病机理 Starokadomskyy P, Gemelli T, Rios J J, etal. DNA polymerase-α regulates the activation of type I interferons throughcytosolic RNA: DNA synthesis.[J]. Nature Immunology, 2016, 17(5): 495 背景：先天性免疫依赖于宿主对潜在抗原的特定分子模式的识别。病毒及其复制模式产生异常核苷酸会激活先天免疫信号，引起I型干扰素产生。参与这些信号机制的基因发生突变会导致免疫缺陷疾病。X连锁的网状色素异常（X-linked reticulate pigmentary disorder, XLPDR）是一种自发炎症的原发性免疫缺乏症疾病。 样本：12个XLPDR家系中的4例患者样本；2例患者、4例正常人的成纤维母细胞系样本（各两个生物学重复）。 测序策略：患者，WGS，测序深度>50x；细胞系，RNA-seq，19.5 million reads／sample 数据分析：通过1000G／HapMap，非XLPDR疾病数据库对突变位点进行筛选，保留编码区的非同义突变和非编码区影响mRNA剪切的突变，找4例患者共有突变，发现了POLA1内含子rs24744696 A突变为G；基因差异表达分析发现该突变激活干扰素调节因子和NF-κB依赖的基因。 实验验证：数据库频率验证，患病个体和正常人群验证，细胞学功能验证，qRT-PCR验证基因表达情况，蛋白表达量差异验证。 研究结果 基因组：WGS发现POLA1内含子突变 研究选取12个（5个已报道和7个新的）XLPDR家系中4例患者样本，采用WGS测序分析，发现4例患病样本的POLA1内含子区rs24744696 A突变为G。该基因编码DNA聚合酶α催化亚基，其参与合成RNA：DNA杂合体。该变异与XLPDR疾病共分离，发现其他家系先证者均携带该突变，但正常人群中未检测到该突变。进一步通过细胞功能试验，发现错误剪切的POLA1中腺嘌呤到鸟嘌呤的突变确实与XLPDR密切相关。 转录组：RNA测序发现POLA1缺陷激活I型干扰素 比较4个正常个体和2个患病个体细胞系转录组，发现患者个体细胞中许多编码I型干扰素调节因子、信号通路和NF-κB的基因表达上调。进一步对5个病人和14个正常个体血液样本进行qRT-PCR，发现患者中干扰素调节因子和NF-κB依赖的基因10倍高表达于正常个体。表明：POLA1突变激活干扰素调节因子和NF-κB依赖基因，进而激活I型干扰素反应机制。 细胞功能学验证：通过免疫荧光、免疫印迹、qRT-PCR、siRNA等方法确定POLA1内含子突变影响了DNA聚合酶α，影响细胞溶质RNA：DNA表达量，减少其杂交，进而影响抗病毒基因表达和核酸传感器通道的调节，使得I型干扰素反应机制激活，引起XLPDR疾病表型。 研究结论：整合DNA和RNA分析结果，发现POLA1内含子突变影响了POLA1基因表达。POLA1 缺陷影响了DNA聚合酶α，促进I型干扰素的产生。POLA1蛋白和I型干扰素共同影响RNA：DNA杂合体合成，引起XLPDR疾病表型。
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