通过生物信息学分析鉴定中重度哮喘与早期肺腺癌的关键基因

研究人员针对中重度哮喘与早期肺腺癌，运用生物信息学分析，找到 4 个关键基因，有重要意义。

　　在健康医学领域，哮喘和肺癌一直是备受关注的焦点。哮喘，作为一种慢性炎症性气道疾病，像一个顽固的 “小恶魔”，常常让患者饱受呼吸不畅的折磨。而肺癌，尤其是肺腺癌，更是癌症中的 “头号杀手”，严重威胁着人们的生命健康。据统计，哮喘的发病率持续上升，美国在 2014 年就约有 2400 万哮喘患者，其中中重度患者占比不小，给医疗系统带来沉重负担。肺癌同样不容小觑，2018 年全球约有 209 万新增肺癌病例和 176 万死亡病例。

更让人困惑的是，哮喘和肺癌之间的关系错综复杂。一方面，有研究表明哮喘可能与肺癌风险增加有关，氧化应激和慢性炎症引发的突变或许是肺癌发展的关键机制；另一方面，也有观点认为哮喘发病过程中的免疫细胞能对肿瘤细胞起到免疫监视作用，抑制肿瘤发生。面对这样矛盾且模糊的关系，中重度哮喘与早期肺腺癌（LUAD_{，Lung Adenocarcinoma 的缩写}）之间的联系更是亟待明确，这也成为医学研究领域亟待攻克的难题。

为了深入探究这一谜题，河南中医药大学第一附属医院呼吸内科的研究人员贾乾和周青伟开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为解开这两种疾病的谜团带来了新的曙光。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，从癌症基因组图谱（TCGA_{，The Cancer Genome Atlas 的缩写}）和 GEO 数据库获取相关基因表达数据集，分别用于早期 LUAD 和中重度哮喘的研究。接着，借助加权基因共表达网络分析（WGCNA_{，Weighted Gene Co-expression Network Analysis 的缩写}）来挖掘基因之间的关系，利用蛋白质 - 蛋白质相互作用网络（PPI_{，Protein - Protein Interaction 的缩写}）确定关键基因，还通过基因本体（GO_{，Gene Ontology 的缩写}）和京都基因与基因组百科全书（KEGG_{，Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes 的缩写}）通路富集分析探究基因功能，同时运用受试者工作特征曲线（ROC_{，Receiver Operating Characteristic 的缩写}）评估关键基因的诊断价值。

研究结果主要有以下几个方面：

1. 样本选择与处理：从大量基因中筛选出早期 LUAD 相关基因（14,856 个）和中重度哮喘相关基因（1926 个），并对样本进行聚类和异常值删除，最终得到 289 个早期 LUAD 样本和 84 个中重度哮喘样本，为后续研究奠定基础。
2. 构建网络与模块识别：确定合适的软阈值构建无标度网络，成功构建加权共表达网络并识别出多个基因模块。其中，黑色模块与哮喘疾病进展相关，棕色模块可能对肿瘤有抑制作用。
3. 差异表达基因分析：在健康对照组和早期肺腺癌样本之间，共鉴定出 59,427 个具有统计学意义的差异表达基因（DEG_{，Differentially Expressed Genes 的缩写}），包括 12,495 个上调基因和 3063 个下调基因，为进一步研究提供了关键线索。
4. 信号通路分析：通过基因集富集分析（GSEA_{，Gene - Set Enrichment Analysis 的缩写}）发现，CXCR4 - Gn_αq - PLCβ、PRNP - PI3K - NOX2 等多条信号通路在正常组和下调组中显著富集；基因集变异分析（GSVA_{，Gene - Set Variation Analysis 的缩写}）显示，LUAD 中某些信号通路表达出现明显变化。
5. 关键基因确定与功能分析：利用 Venn 图和 PPI 网络，结合多种机器学习模型筛选出 4 个关键基因（FEZ1、GPRC5A、SFTPC 和 SMAD6）。GO 和 KEGG 富集分析表明，这些基因在 SMAD 蛋白信号转导、转化生长因子 β 受体信号通路等多种生物学过程和信号通路中发挥重要作用。
6. 关键基因诊断价值评估：ROC 曲线分析显示，SFTPC 的曲线下面积（AUC）为 0.750，在 4 个关键基因中最高，且五折交叉验证后 AUC 值为 0.746，表明 SFTPC 对中重度哮喘具有较高的诊断价值。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次针对肿瘤分期进行 WGCNA 分析，成功找到 4 个关键基因，其中 SFTPC 对中重度哮喘诊断价值较高。而且，研究发现中重度哮喘可能抑制早期 LUAD 的发生，这一结论与 GSVA 结果一致。此外，研究还发现不同信号通路在疾病发生发展中发挥重要作用，为深入理解疾病机制提供了新视角。但同时，研究也存在一定局限性，如肺癌的多因素风险背景复杂，不同病理类型肺癌的基因表达存在差异，未来还需要更多研究进一步探索。总体而言，这项研究为中重度哮喘和早期 LUAD 的诊断和治疗提供了新的潜在靶点和理论依据，在生命科学和健康医学领域具有重要的意义，为后续相关研究指明了方向，有望推动相关疾病治疗手段的进一步发展。