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Integrated genetic and epigenetic analyses uncover MSI2 association with allergic inflammation - 05/04/21

Doi : 10.1016/j.jaci.2020.06.040 
Kyung Won Kim, MD, PhD a, , Sang-Cheol Park, PhD b, , Hyung-Ju Cho, MD, PhD c, , Haerin Jang, BS a, Jaehyun Park, BS d, Hyo Sup Shim, MD, PhD e, Eun Gyul Kim, MS a, Mi Na Kim, PhD a, Jung Yeon Hong, PhD a, Yoon Hee Kim, MD, PhD f, Sanghun Lee, PhD g, Scott T. Weiss, MD, PhD h, Chang-Hoon Kim, MD, PhD c, , Sungho Won, PhD b, d, i, , Myung Hyun Sohn, MD, PhD a,
a Department of Pediatrics, Severance Hospital, Institute of Allergy, Institute for Immunology and Immunological Diseases, Severance Biomedical Science Institute, Brain Korea 21 PLUS Project for Medical Science, Seoul, Korea 
b Institute of Health and Environment, Seoul National University, Seoul, Korea 
c Department of Otorhinolaryngology, The Airway Mucus Institute, Korea Mouse Phenotyping Center (KMPC), Taste Research Center, Seoul, Korea 
d Interdisciplinary Program for Bioinformatics, College of Natural Science, Seoul National University, Seoul, Korea 
e Department of Pathology, Severance Hospital, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea 
f Department of Pediatrics, Gangnam Severance Hospital, Institute of Allergy, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea 
g Department of Medical Consilience, Graduate School, Dankook Univeristy, Yongin, Korea 
h Channing Division of Network Medicine, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, Mass 
i Department of Public Health Sciences, College of Natural Science, Seoul National University, Seoul, Korea 

Corresponding authors: Myung Hyun Sohn, MD, PhD, Department of Pediatrics, Yonsei University College of Medicine, 50-1 Yonsei-Ro, Seodaemun-gu, Seoul 03722, Korea.Department of PediatricsYonsei University College of Medicine50-1 Yonsei-RoSeodaemun-guSeoulKorea03722∗∗Sungho Won, PhD, Department of Public Health Sciences, Seoul National University, 1 Kwanak-ro Kwanak-gu Seoul 151742, Korea.Department of Public Health SciencesSeoul National University1 Kwanak-ro Kwanak-guSeoulKorea151742∗∗∗Chang-Hoon Kim, MD, PhD, Department of Otorhinolaryngology, Yonsei University College of Medicine, 50-1 Yonsei-Ro, Seodaemun-gu, Seoul 03722, Korea.Department of OtorhinolaryngologyYonsei University College of Medicine50-1 Yonsei-RoSeodaemun-guSeoulKorea03722

Abstract

Background

The relationship between allergic and eosinophilic inflammation, either systemic or local, in allergic diseases remains unclear.

Objective

We performed combined genome-wide association study (GWAS) and epigenome-wide (EWAS) for atopy and tissue eosinophilia to identify both genetic and epigenetic signatures between systemic and local allergic inflammation, and to capture global patterns of gene regulation.

Methods

We included 126 subjects for atopy analysis and 147 for tissue eosinophilia analysis, as well as 18 normal nasal tissue samples. We identified differentially methylated positions (DMPs) and genes associated with atopy and tissue eosinophilia. Furthermore, we performed mendelian randomization analysis and penalized regression along with replication in an independent cohort.

Results

EWAS identified genes, including Musashi RNA binding protein 2 (MSI2), associated with atopy, which contained enriched DMPs that genetically affect atopy. A direct association was observed between MSI2 single-nucleotide polymorphisms and atopy, as was a causal effect of changes in MSI2 expression and methylation on atopy, which was replicated in a Costa Rican population. Regarding tissue eosinophilia, EWAS identified genes with enriched DMPs directly contributing to tissue eosinophilia at the gene level, including CAMK1D. The gene ontology terms of the identified genes for both phenotypes encompassed immune-related terms.

Conclusion

EWAS combined with GWAS identified novel candidate genes, especially the methylation of MSI2, contributing to systemic allergic inflammation. Certain genes displayed a greater association with either systemic or local allergic inflammation; however, it is expected that a harmonized effect of these genes influences immune responses.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Atopy, eosinophilia, GWAS, genetic, epigenetic, methylation

Abbreviations used : ACME, ACOT7, ADE, CAMK1D, CpG, DMP, EWAS, FDR, GEMMA, GO, GSTT4, GWAS, JARID2, meQTL, MR, MSI2, PC, PPP5D1, RIN3, SNP, TRIO


Plan


 Supported by National Research Foundation of Korea (NRF) grants funded by the Korean government (grants NRF-2015R1D1A1A01061217, NRF-2018R1A5A2025079, and NRF-2020R1A2B5B02001713); the Bio-Synergy Research Project (grant NRF-2017M3A9C4065964) of the Ministry of Science, ICT and Future Planning through the NRF, the Bio & Medical Technology Development Program of the NRF funded by the Ministry of Science, ICT & Future Planning (grant NRF-2016M3A9D5A01952414); an NRF grant funded by the Korea government through the Ministry of Science, ICT & Future Planning (grant 2019R1A2C1089841); and grant P01 HL132825 from the National Heart, Lung and Blood Institute, National Institutes of Health (to S.T. Weiss).
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


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Vol 147 - N° 4

P. 1453-1463 - avril 2021 Retour au numéro
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  • Isolation, identification, and characterization of the human airway ligand for the eosinophil and mast cell immunoinhibitory receptor Siglec-8
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