骨质疏松与COVID-19的基因网络交叉分析：生物信息学揭示潜在治疗靶点

这篇综述通过生物信息学分析揭示了骨质疏松（OP）与COVID-19的共享分子机制，鉴定出325个共同差异表达基因（DEGs）及10个枢纽基因（如ACTB、IFNG），发现“细胞因子-细胞因子受体相互作用”等关键通路，并筛选出15种靶向药物（如甲氨蝶呤、利妥昔单抗），为合并症患者提供潜在治疗策略。

　　

1. 引言

骨质疏松是以骨密度降低和骨微结构破坏为特征的进行性骨病，而COVID-19的全身炎症反应可能通过促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α）加剧骨流失。研究利用GSE164805（骨质疏松）和GSE230665（COVID-19）数据集，通过生物信息学方法探索两种疾病的共同分子机制，旨在发现潜在治疗靶点。

2. 材料与方法

从GEO数据库获取基因表达数据，使用GEO2R筛选差异基因（|log₂FC|>1且p<0.05）。通过DAVID进行基因本体（GO）和KEGG通路富集分析，STRING构建蛋白互作网络（PPI），CytoHubba鉴定枢纽基因，NetworkAnalyst预测转录因子（TF）调控网络，DGIDB筛选靶向药物。

3. 结果

3.1 DEGs分析

共发现325个共同DEGs（183上调/142下调），提示骨质疏松与COVID-19存在交叉病理机制。

3.2 功能富集

GO分析显示DEGs显著富集于信号转导、质膜组成和金属离子结合；KEGG通路中“Hippo信号通路”和“细胞因子-受体相互作用”最为突出，后者可能通过调节炎症反应影响骨代谢。

3.3 PPI网络与枢纽基因

PPI网络包含193个节点和397个相互作用边，核心枢纽基因包括：

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  ACTB：调控细胞骨架动态，影响骨吸收与免疫反应

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  CDH1：通过Smurf1调节成骨细胞功能

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  GSK3B：抑制Wnt/β-catenin通路损害骨形成，同时促进SARS-CoV-2核衣壳蛋白磷酸化

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  IFNG：增强破骨细胞活性，且参与COVID-19细胞因子风暴

3.4 TF调控与药物筛选

76个转录因子（如NF-κB、STAT3）参与枢纽基因调控。15种现有药物可靶向上述基因，例如：

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  GSK3B抑制剂：甲氨蝶呤（抗病毒兼促骨形成）

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  IFNG拮抗剂：利妥昔单抗（调控过度免疫反应）

4. 讨论

研究首次系统揭示骨质疏松与COVID-19的分子交叉点：

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  Hippo通路：其激酶MST1/2抑制可增强病毒复制，而YAP/TAZ失调影响骨稳态

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  药物重定位：雌激素受体调节剂（如炔雌醇）可能通过ACTB双重调控骨代谢与炎症

局限性包括缺乏实验验证和小样本量，但结果为开发针对合并症患者的联合疗法提供了新思路。

5. 结论

生物信息学分析筛选出15种靶向枢纽基因的潜在药物，为骨质疏松合并COVID-19患者的精准治疗奠定理论基础。