通过转录组学识别与静脉血栓栓塞症中淋巴管生成相关的关键基因,并通过RT-qPCR方法进行验证

《Frontiers in Medicine》:Identification of key genes related to lymphangiogenesis in venous thromboembolism through transcriptomics and verification by RT-qPCR

【字体: 时间:2025年10月25日 来源:Frontiers in Medicine 3.0

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  本研究通过整合转录组数据、机器学习算法和生物信息学分析,鉴定出MYC和NTAN1作为静脉血栓栓塞症(VTE)的关键调控基因,揭示了其通过免疫代谢失调和血管内皮功能障碍促进血栓形成的分子机制,并提出了靶向治疗药物如顺铂和奥拉帕尼。

  静脉血栓栓塞症(VTE)是一种严重的循环系统疾病,其发病机制涉及血栓形成与免疫失调之间的复杂交互作用。近年来,随着对血栓形成机制的深入研究,淋巴管生成相关基因(LRGs)被发现可能通过调控内皮功能、凝血级联反应或炎症信号通路直接促进血栓形成。本研究旨在通过整合转录组数据和机器学习方法,揭示与VTE相关的LRG关键基因及其分子机制,为VTE的早期诊断和免疫调节治疗提供理论依据。

VTE的临床表现多样,通常分为深静脉血栓形成(DVT)和肺栓塞(PE)两种类型。DVT常表现为下肢疼痛、皮肤温度升高、肿胀、水肿、发红和压痛,而PE则可能引发呼吸困难、胸痛、晕厥、咯血、低血压和心动过速。然而,VTE的临床症状缺乏特异性,与其他疾病如心力衰竭、心肌梗死等存在重叠,增加了诊断的难度。此外,VTE的复发率较高,尤其在高危人群中,如癌症患者,抗凝治疗往往效果有限,且容易引发出血风险。因此,探索新的机制和治疗靶点显得尤为重要。

本研究通过分析公开数据库中的转录组数据,识别出与VTE相关的差异表达基因(DEGs),并结合文献中获得的LRGs,筛选出30个候选基因。随后,利用机器学习算法和表达验证进一步确定关键基因,最终发现MYC和NTAN1可能是VTE的重要调控基因。功能富集分析表明,这些基因在剪接体、氧化磷酸化和免疫相关通路中具有显著的富集效应。此外,MYC和NTAN1与调节性T细胞(Tregs)和M2巨噬细胞存在显著相关性,提示其在免疫微环境调控中的重要作用。

在构建调控网络方面,研究利用miRNA-mRNA-转录因子(TF)网络分析了关键基因的上游调控因素。结果表明,MYC受到hsa-miR-449c-5p和JUN的调控,而NTAN1则与多种代谢和免疫相关通路相互作用。疾病-基因-药物相互作用网络分析进一步揭示了MYC可能成为抗凝药物的潜在治疗靶点,如顺铂和奥拉帕利。这些发现为VTE的免疫调节治疗提供了新的思路。

为了验证这些关键基因的表达水平,研究团队还进行了实时定量聚合酶链反应(RT-qPCR)实验。结果显示,MYC在VTE患者的外周血样本中显著下调,而NTAN1则显著上调,与生物信息学分析结果一致。这些结果表明,MYC和NTAN1在VTE的发病机制中可能发挥关键作用,其表达异常可能影响免疫细胞浸润和代谢通路的激活。

在免疫浸润分析中,研究发现VTE患者体内22种免疫细胞类型的比例存在显著差异。特别是,调节性T细胞(Tregs)和M2巨噬细胞的比例在VTE患者中明显升高,而其他免疫细胞如B细胞和T细胞的浸润情况则有所下降。这种免疫失衡可能影响血栓的形成和进展。同时,MYC和NTAN1的表达水平与不同免疫细胞类型存在显著相关性,进一步支持了它们在免疫调节中的作用。

研究还发现,MYC的表达与M2巨噬细胞呈负相关,而与Tregs呈正相关,这可能意味着MYC在VTE中通过调控免疫稳态来影响血栓形成。另一方面,NTAN1的表达与M2巨噬细胞和记忆激活的CD4+ T细胞呈正相关,表明其可能通过调节免疫细胞的代谢和吞噬功能来参与血栓的清除过程。这些发现不仅揭示了VTE的分子机制,还为开发新的免疫调节治疗策略提供了潜在的靶点。

此外,研究还探讨了MYC和NTAN1在疾病治疗中的潜在价值。MYC作为重要的转录因子,其表达异常可能影响细胞增殖和代谢,从而促进血栓形成。NTAN1则可能通过调控蛋白质降解和代谢途径,影响免疫细胞的功能,进而影响VTE的进展。在临床转化方面,NTAN1的表达模式可能成为新的生物标志物,帮助评估血栓风险并制定个体化的抗凝治疗方案。

尽管本研究取得了重要进展,但仍存在一些局限性。例如,样本量较小可能影响研究结果的统计效力,难以全面捕捉个体差异,如年龄、性别、疾病持续时间、合并症和生活方式等因素。此外,研究中采用的分析方法和阈值设定可能存在一定的主观性,需要进一步优化以提高结果的可靠性。未来的研究可以考虑使用多中心前瞻性研究来验证模型的有效性,并结合动物模型和功能实验进一步阐明MYC和NTAN1在血栓形成中的因果关系。同时,单细胞测序技术的应用可能有助于更精确地分析免疫细胞亚群的特异性,为VTE的个体化治疗提供更深入的见解。

总体而言,本研究首次揭示了LRGs与VTE免疫代谢失调之间的分子联系,为理解VTE的发病机制和开发新的免疫调节疗法提供了理论基础。MYC和NTAN1的发现不仅拓展了我们对血栓形成和免疫调节之间关系的认识,还为未来的临床研究和药物开发提供了新的方向。随着多组学技术的发展,未来的研究有望进一步整合基因、蛋白质和代谢数据,揭示VTE的复杂调控网络,为患者提供更精准的诊断和治疗方案。
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