CXCL1作为儿童克罗恩病新型诊断标志物的整合生物信息学分析与实验验证

本研究针对儿童克罗恩病(PCD)缺乏高效诊断标志物的临床难题，通过整合生物信息学分析和实验验证，发现CXCL1在PCD患者肠道组织中显著高表达，其AUC值达0.908-0.945，可作为潜在诊断标志物。研究揭示了CXCL1通过IL-17/NF-κB信号通路参与免疫调控的分子机制，并筛选出靶向药物，为PCD精准诊疗提供新策略。

　　

儿童克罗恩病(Pediatric Crohn's disease, PCD)是一种严重危害儿童健康的慢性肠道炎症性疾病，近年来发病率呈持续上升趋势，欧洲流行病学数据显示其发病率已达9-11.4/10万人。这种疾病不仅导致腹痛、腹泻等典型症状，更可能引发生长迟滞、青春期延迟等特殊并发症，给患儿家庭和社会带来沉重负担。尽管现有诊疗手段包括内镜检查和生物制剂治疗，但临床仍面临两大核心挑战：一是缺乏高敏感性的无创诊断标志物，二是疾病异质性导致个体化治疗方案匮乏。

针对这一临床痛点，首都医科大学附属北京儿童医院的研究团队在《Cytokine》发表了创新性研究成果。研究通过整合多组学数据和实验验证，首次系统阐明了趋化因子CXCL1(C-X-C motif chemokine ligand 1)在PCD发生发展中的关键作用。这项研究不仅为PCD早期诊断提供了新型分子标志物，更揭示了免疫微环境调控的新机制，为开发靶向治疗策略奠定了理论基础。

研究采用多维度技术路线：从基因表达综合数据库(GEO)获取GSE101794等三个独立数据集(共682例样本)，利用Limma包筛选差异表达基因(DEGs)；通过蛋白质互作网络(PPI)和富集分析确定核心靶点；采用CIBERSORT算法解析免疫细胞浸润特征；结合受试者工作特征曲线(ROC)评估诊断效能；最后通过临床样本qRT-PCR验证关键发现。

数据挖掘与核心靶点筛选
对GSE101794和GSE93624数据集的分析共鉴定出71个共同DEGs，PPI网络分析锁定15个枢纽基因，其中CXCL1表达差异最为显著。值得注意的是，CXCL1在PCD组表达量较正常组升高3.2倍(p<0.001)，这种差异在三个独立数据集中均具有高度一致性。

分子机制解析
通过基因集富集分析(GSEA)发现，CXCL1高表达组显著富集于IL-17信号通路和NF-κB信号通路这两个经典炎症通路。进一步免疫浸润分析显示，CXCL1表达与中性粒细胞浸润程度呈正相关(r=0.72，p=0.003)，提示其可能通过招募特定免疫细胞参与肠黏膜炎症反应。

诊断价值验证
ROC分析显示CXCL1在三个数据集中的曲线下面积(AUC)分别为0.908、0.945和0.890，表明其具有优异的鉴别诊断能力。临床样本验证阶段，研究者收集了42例PCD患者肠黏膜组织，qRT-PCR结果与生物信息学预测高度吻合，CXCL1表达量较对照组增加2.8倍(p=0.002)。

治疗策略探索
通过连接图谱(CMap)数据库筛选出9种潜在靶向药物，包括组蛋白去乙酰化酶抑制剂伏立诺他(Vorinostat)，这些化合物可通过调控CXCL1相关网络发挥治疗作用。

这项研究的突破性发现在于确立了CXCL1作为PCD新型分子标志物的临床价值，其诊断效能显著优于传统炎症指标如C反应蛋白(CRP)。从机制层面，研究首次阐明CXCL1通过"免疫细胞招募-炎症通路激活"的双重作用参与PCD发病，为理解肠道免疫微环境调控提供了新视角。特别值得注意的是，CXCL1与儿童患者特有的生长迟滞表型可能存在关联，这为解释PCD儿童独特临床表现提供了分子基础。

研究的临床转化价值体现在三方面：一是CXCL1检测可望成为PCD无创诊断的新选择；二是基于CXCL1表达水平的患者分层可能指导个体化治疗；三是筛选出的靶向药物为开发新型治疗方案指明方向。未来研究需扩大样本量验证CXCL1的跨种族适用性，并深入探索其在肠-骨轴调控中的作用，以更好解决PCD儿童生长障碍这一特殊临床问题。