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为探究狼疮性肾炎(LN)合并猴痘病毒(MPXV)感染的机制,研究人员分析 GEO 和 GeneCards 数据,经多种分析方法,筛选出 STAT1、ORC2 和 GTF2B 三个关键靶点。这为早期诊断和治疗提供新方向,对改善患者预后意义重大。
近年来,猴痘病毒(MPXV)在全球迅速传播,引发了广泛关注。对于免疫系统较弱的人群而言,感染猴痘病毒可能带来严重的潜在并发症。狼疮性肾炎(LN)作为系统性红斑狼疮(SLE)的严重并发症,会导致免疫复合物在肾脏沉积,引发炎症,极大地降低患者的生活质量。目前,虽然有研究表明病毒感染与狼疮性肾炎的进展存在关联,但猴痘病毒感染与狼疮性肾炎之间相互作用的具体机制仍不明确。在此背景下,深入探究两者之间的关系,寻找关键生物标志物,对早期诊断和治疗具有重要意义。
为了揭开这一谜题,河北大学附属医院临床医学院等研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为该领域带来了新的突破。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:从 GEO 数据库收集疾病数据集,包括 LN 患者和健康对照的样本;从 GeneCards 网站获取衰老相关基因(SRGs)。运用 Limma 和加权基因共表达网络分析(WGCNA)方法识别差异表达基因(DEGs)和模块基因;通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体(GO)富集分析探索基因功能;构建蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络,利用 LASSO 回归筛选与衰老相关的基因;通过列线图(Nomogram)和受试者工作特征(ROC)曲线评估诊断效果;进行免疫浸润分析和基因集富集分析(GSEA);借助 miRNet 构建 miRNA - mRNA - 转录因子(TF)网络,并通过 DGIdb 筛选靶向药物。
研究结果如下:
- 差异表达基因的鉴定:在 GSE36854 数据集和 GSE112943 数据集中分别鉴定出 734 个和 5707 个差异表达基因,这些基因的差异表达模式通过火山图和热图展示1。
- WGCNA 和关键模块识别:构建无标度共表达网络,确定了与 LN 关联最强的 antiquewhite4 模块,该模块包含 4107 个基因,这些基因与 LN 密切相关2。
- 富集分析和 PPI 网络分析:对 LN 差异表达基因、关键模块基因和 MPXV 差异表达基因进行分析,鉴定出 113 个共享基因。KEGG 富集分析表明这些基因主要涉及 “细胞衰老”“人类 T 细胞白血病病毒感染” 和 “铁死亡” 等途径;GO 分析显示在生物学过程、细胞成分和分子功能方面也有相应的富集;PPI 网络中 CDK7 节点的连接性最高3。
- 候选枢纽基因的识别:通过 LASSO 分析确定了 11 个差异表达的候选枢纽基因,ROC 曲线分析显示该基因模型具有较高的预测准确性。在验证集中,只有 STAT1、ORC2 和 GTF2B 的表达水平存在统计学差异,且它们构建的列线图显示出良好的诊断价值45。
- 免疫浸润分析:LN 组与对照组相比,22 种免疫细胞类型的比例存在显著差异。Th1 细胞与 Th17 和 NKT 细胞呈正相关,CD8? T 细胞与 γδ T 细胞呈负相关,细胞毒性 T 细胞与 NKT 细胞呈负相关。GSEA 分析表明 STAT1、ORC2 和 GTF2B 基因在免疫相关途径中富集67。
- miRNA - mRNA - TF 调控网络:构建的网络涵盖 516 个 miRNA 和 15 个 TF,功能富集分析显示这些 mRNA 和 TF 在 “衰老”“细胞周期” 和 “炎症途径” 中起重要作用89。
- 预测关键基因的靶向药物:筛选出 10 种靶向药物,其中 GUTTIFERONE K 和 SILICON PHTHALOCYANINE 4 具有较高的靶向潜力10。
研究结论和讨论部分指出,该研究通过综合生物信息学分析,确定了 STAT1、ORC2 和 GTF2B 作为狼疮性肾炎合并猴痘病毒感染相关的细胞衰老和免疫失调的关键因素,它们有望成为重要的预测靶点。细胞衰老在两者的共感染中起着重要作用,差异表达的衰老相关基因(DE - SRGs)可能通过调节细胞衰老影响免疫细胞比例,进而影响疾病发展。
STAT1 作为关键转录因子,在免疫 - 炎症反应中至关重要,它既参与 LN 的进展,又在 MPXV 病毒感染中调节免疫细胞的抗病毒反应。ORC2 作为 DNA 复制起始的关键蛋白,可能因 MPXV 病毒感染干扰其正常功能,影响细胞周期,导致免疫细胞功能异常,并且与肾脏固有细胞增殖失控和细胞外基质代谢紊乱密切相关。GTF2B 在基因表达调控中具有重要作用,其在 LN 和 MPXV 病毒感染中的功能虽研究有限,但 GSEA 分析表明它在相关信号通路中富集,反映了其在疾病发展中的转录信号调节作用。
这项研究为狼疮性肾炎合并猴痘病毒感染的诊断和治疗提供了新的视角和潜在靶点,然而研究也存在一定局限性,如缺乏猴痘感染的 LN 患者的人体肾脏组织和血液样本,所选基因还需进一步体内和体外验证。后续的动物实验和临床病例评估对确认研究的临床价值、深入理解发病机制和精准诊断至关重要。