基于多组学分析探寻脓毒症潜在诊断及预后标志物 S100P

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决脓毒症诊断和治疗难题,西南医科大学附属医院研究人员开展脓毒症相关研究,发现 S100P 或可作诊断和预后标志物,为临床诊疗提供参考。

  脓毒症,作为一种严重的全身性炎症反应综合征,如同隐藏在重症患者身边的 “夺命杀手”。它通常源于人体对感染的过度免疫反应,进而引发器官功能障碍。据不完全统计,全球范围内脓毒症相关死亡人数占所有住院患者的 16.8%,这一数据犹如一记警钟,敲响了对脓毒症深入研究的迫切性。尽管抗生素的不断涌现对脓毒症的炎症风暴有一定控制作用,但它的治疗仍面临诸多挑战,比如病情进展隐匿,缺乏精准有效的特异性诊断手段,导致治疗常常陷入困境,患者的治愈率难以得到有效提升。
在这样的背景下,西南医科大学附属医院的研究人员挺身而出,踏上了探索脓毒症诊疗新路径的征程。他们开展了一项极具意义的研究,旨在通过整合基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多组学数据,挖掘出脓毒症诊断和治疗的关键靶点,为提升脓毒症的诊疗水平奠定坚实基础。

经过一系列深入研究,研究人员取得了重要成果。他们发现 S100P 在脓毒症患者体内高度表达,且该基因在诊断和预后判断方面展现出巨大潜力,有望成为脓毒症临床诊断和预后评估的关键生物标志物。这一发现为脓毒症的早期诊断和精准治疗带来了新的希望,如同在黑暗中为临床医生点亮了一盏明灯,指引着他们更准确地判断病情,制定更有效的治疗方案。遗憾的是,目前尚未明确该研究成果发表在哪个期刊。

为了开展此项研究,研究人员采用了多种前沿技术方法。他们收集了 23 例脓毒症患者和 10 例健康志愿者的样本,为研究提供了丰富的素材。借助 RNA 测序(RNA-seq)技术,研究人员能够深入分析基因表达情况,了解转录组层面的变化;运用蛋白质组学的独立数据采集(DIA)分析方法,精确探究样本中的蛋白质成分。此外,基因本体(GO)富集分析、基因集富集分析(GSEA)等生物信息学分析手段也被用于挖掘数据背后的生物学意义,从多个角度全面解析脓毒症的发病机制。

研究结果具体如下:

  • 数据质量控制:研究人员获取了 308 个基因的相对转录水平和 184 个常见差异表达蛋白的数据。通过主成分分析(PCA)、火山图和热图等多种方式对数据进行处理和展示,确保了数据的可靠性和有效性,为后续分析提供了坚实的数据基础。
  • GO 和 GSEA 富集:功能富集分析表明,差异表达蛋白(DEPs)主要参与蛋白质合成与代谢、免疫炎症反应、细胞代谢、分泌和细胞激活等过程。基因集富集分析(GSEA)显示,这些 DEPs 与炎症补体级联反应、蛋白质代谢与合成、生物素代谢以及白细胞跨内皮迁移和细菌感染建立等途径密切相关。这揭示了脓毒症发病过程中多个生物学过程和信号通路的异常变化,为理解脓毒症的病理机制提供了重要线索。
  • 交集分析:通过对 circRNA 相关蛋白的交叉分析,研究人员鉴定出 12 个共同相关基因,包括 LDHA、GSTO1、S100A9 等。这些基因之间存在复杂的相互作用,构建出的蛋白质 - 蛋白质相互作用网络,展示了它们在脓毒症发病机制中的协同作用关系。
  • 目标富集分析:对这 12 个目标基因进行功能富集分析发现,它们在脓毒症和正常组之间存在显著的分布差异,并且与免疫系统功能障碍、心血管疾病和某些癌症密切相关。进一步研究表明,这些基因参与了免疫细胞激活、炎症介质的异常释放以及纤维化系统的改变,进一步凸显了它们在脓毒症发病和进展中的重要作用。
  • Meta 分析验证:对多个数据集进行 Meta 分析后发现,S100P 在脓毒症中高表达,而在正常样本中表达较低。这一结果为 S100P 作为脓毒症生物标志物提供了有力的证据支持,使其成为后续研究和临床应用的重点关注对象。
  • 鉴定脓毒症预后和诊断价值的核心基因:生存分析显示,脓毒症患者中 S100P 水平降低与生存率呈负相关;ROC 曲线分析表明,S100P 具有高灵敏度和特异性,曲线下面积(AUC)值达到 0.998。这意味着 S100P 在脓毒症的预后评估和诊断方面具有极高的准确性和可靠性。
  • Q-PCR:独立样本 t 检验结果表明,与正常细胞相比,S100P 在脓毒症细胞中显著上调。这一结果从分子水平进一步验证了 S100P 与脓毒症之间的紧密联系,为其作为生物标志物提供了更直接的证据。
  • 单细胞 RNA 测序分析:单细胞 RNA 测序分析发现,S100P 主要在属于巨噬细胞谱系的第三和第五细胞簇中表达。这一发现揭示了 S100P 在细胞层面的表达特征,有助于深入理解其在脓毒症发病过程中的作用机制。

在研究结论和讨论部分,研究人员指出,尽管目前对脓毒症的发病机制有了一定了解,但死亡率仍然居高不下,早期诊断和治疗依旧是关键。他们通过多组学分析和体外实验,筛选并验证了 S100P 在脓毒症中的重要作用,为脓毒症的临床诊断和预后判断提供了潜在的生物标志物。同时,研究还发现脓毒症相关差异表达基因与白血病的发病机制存在潜在联系,为跨疾病研究提供了新的思路。然而,S100P 在脓毒症中的具体作用机制尚未完全明确,后续还需要进一步深入研究。总体而言,这项研究为脓毒症的诊疗开辟了新方向,具有重要的临床意义和研究价值,为未来脓毒症的治疗提供了新的靶点和理论依据,有望推动脓毒症临床诊疗水平的显著提升。
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