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本文基于“联合气道”假说，通过ARMS和ATLANTIS队列的配对样本分析，首次在成人中系统性揭示：鼻腔刷检可非侵入性地捕获下气道中与哮喘相关的关键基因特征。研究鉴定出7个基因（CLCA1、FETUB、CST1、NTRK2、CDH26、TPSAB1、DHX35）和2个基因模块（IL-13相关炎症模块和肥大细胞活性模块）在上下气道中均一致高表达，分别对应2型（T2）炎症的不同组分。这些鼻腔基因特征为哮喘的内型分型及个体化诊疗提供了潜在的无创生物标志物。
引言
哮喘是一种以气道炎症、可变性气流阻塞为特征的慢性呼吸系统疾病。对疾病进行内型分型，特别是识别2型（T2）炎症亚型，对指导靶向治疗至关重要。支气管上皮刷检的转录组分析可揭示哮喘相关分子机制，但其有创性限制了广泛应用。基于“联合气道”假说，鼻腔上皮可能作为反映下气道病理变化的无创窗口。此前研究多为儿童队列或缺乏配对样本，本研究旨在成人中评估鼻腔刷检能否以及在多大程度上反映下气道的哮喘相关转录组变化。
方法
研究纳入了哮喘起源与缓解研究（ARMS）队列中26名哮喘患者和28名健康对照，所有人均完成了包括肺功能、支气管镜和鼻腔刷检在内的全面临床评估。收集配对的支气管和鼻腔刷检样本进行RNA测序（RNA-seq）。在ATLANTIS（哮喘小气道受累评估）独立队列（n=427）中进行验证。
通过edgeR进行差异表达基因（DEG）分析，识别支气管刷检中的哮喘相关基因，并在鼻腔刷检中评估其表达模式。
应用加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别支气管刷检中与哮喘相关的基因共表达模块。
通过基因集变异分析（GSVA）计算模块的GSVA复合评分，评估其在上下气道样本中的活性。
使用CIBERSORTx进行细胞类型反卷积，以评估刷检样本中细胞组成差异。
结果
参与者特征
ARMS队列中，哮喘组与健康对照组在年龄、性别、体重指数（BMI）上无显著差异。与对照组相比，哮喘患者的血嗜酸性粒细胞、免疫球蛋白E（IgE）、痰嗜酸性粒细胞百分比、气道阻力（R5, R20, R5-R20）和脉冲振荡参数（AX, X5）显著更高，而1秒用力呼气容积（FEV1）、FEV1/用力肺活量（FVC）比值、残气量/肺总量（RV/TLC）比值则显著降低。
上下气道共享的哮喘相关基因
在ARMS支气管刷检中，共鉴定出51个哮喘相关基因（FDR < 0.05），其中40个上调，11个下调。
在这40个上调基因中，有9个在ARMS鼻腔刷检中也呈上调（名义p值 < 0.05），远超随机预期。其中7个基因在独立ATLANTIS队列的鼻腔刷检中也得到验证，在哮喘中表达更高：CLCA1、FETUB、CST1、NTRK2、CDH26、TPSAB1和DHX35。
下调基因中，仅有一个（EPAS1）在ATLANTIS鼻腔刷检中验证为下调。
GSVA分析显示，基于这40个上调基因集的GSVA评分，在ARMS支气管和鼻腔刷检以及ATLANTIS鼻腔刷检的哮喘患者中均显著更高。而基于11个下调基因集的评分，仅在支气管刷检中显示哮喘患者更低，在鼻腔刷检中无差异。
上下气道共享的哮喘相关基因模块
WGCNA在ARMS支气管刷检中鉴定出19个与哮喘相关的基因模块。
GSVA分析发现，其中两个模块的活性在ARMS支气管和鼻腔刷检以及ATLANTIS鼻腔刷检的哮喘患者中均一致升高：一个是IL-13相关炎症模块，另一个是肥大细胞活性模块。
这两个模块分别代表了2型（T2）炎症的两个独立组分。IL-13相关炎症模块的核心（hub）基因包括IL13、CLCA1、FETUB、CCL26、CDH26、SERPINB10等。肥大细胞活性模块的核心基因包括TPSAB1、TPSB2、SIGLEC6、IL1RL1、CPA3、MS4A2等。
细胞类型反卷积
基于人肺细胞图谱（HLCA）单细胞参考数据的反卷积分析显示，在ARMS的支气管和鼻腔刷检样本中，哮喘患者与健康对照之间估计的细胞类型比例（如基底细胞、杯状细胞、多纤毛细胞、单核细胞等）无显著差异。这与先前ATLANTIS研究的结果一致。
讨论
本研究证实，鼻腔刷检可以捕获一组精选的、与下气道哮喘病理机制相关的转录组特征。7个共同上调的基因中，NTRK2与气道高反应性（AHR）相关的胆碱能神经密度增加有关，DHX35则参与调控抗病毒天然免疫。
更重要的是，两个共享的基因模块揭示了2型（T2）炎症的不同驱动机制。IL-13相关炎症模块包含了多个IL-13通路下游的关键效应基因，如CLCA1（促进粘液生成）、FETUB、CST1、CDH26（增强IL-4受体信号）等，共同驱动嗜酸性炎症和气道高反应性。肥大细胞活性模块则富含编码类胰蛋白酶（TPSAB1/TPSB2）、糜蛋白酶（CPA3）、组胺转运蛋白（SLC18A2）及IgE受体组分（MS4A2）等的基因，突出了肥大细胞在哮喘炎症和气道重塑中的作用。
这些发现表明，鼻腔基因特征可以作为无创的生物标志物，用于识别下气道中分别由IL-13炎症或肥大细胞活性主导的特定哮喘内型，有助于实现更精准的个体化治疗。
本研究也存在局限性，如样本量相对较小，限制了在不同哮喘亚型（如T2-high与T2-low）中的深入探索；且使用的批量RNA-seq技术无法解析细胞类型特异性的表达变化。未来的研究需要更大规模、配对的单细胞测序数据来进一步验证和细化这些鼻腔替代标志物。
结论
鼻腔刷检样本能够捕获反映支气管刷检中特定哮喘相关转录组特征的信息。其中，7个基因和2个分别代表IL-13相关炎症与肥大细胞活性的基因模块，在上下气道中表现出稳定且具有生物学一致性的关联。这种非侵入性方法为评估下气道炎症和哮喘的分子内型分型提供了有前景的工具。
