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研究人员为探究子痫前期（PE）与牙周炎（PD）共发病机制，开展生物信息学分析，发现共享基因和免疫通路，助力诊疗策略开发。
子痫前期（Preeclampsia，PE）是全球范围内导致孕产妇死亡的第二大常见病因，而牙周炎（Periodontitis，PD）是一种常见的口腔炎症性疾病。越来越多的流行病学证据表明，这两种看似不相关的疾病之间存在着某种联系。患有牙周炎的孕妇似乎更容易出现子痫前期，而子痫前期患者患牙周炎的风险也更高。然而，它们之间联系的潜在机制却一直是个谜，就像隐藏在迷雾中的宝藏，等待着科研人员去挖掘。
为了揭开这层神秘的面纱，来自复旦大学附属妇产科医院、上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院、深圳市妇幼保健院等多家机构的研究人员展开了深入研究。这项研究成果发表在《BMC Pregnancy and Childbirth》杂志上，为我们理解这两种疾病的关系提供了新的视角。
研究人员主要运用了多种生物信息学分析技术。他们从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）中系统检索转录组数据集，包括与 PE 和 PD 相关的数据集。通过差异表达基因分析（Differentially Expressed Genes Analysis）筛选出正常和患病组之间差异表达的基因，利用加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis，WGCNA）构建基因共表达网络，以识别关键基因模块。借助蛋白质 - 蛋白质相互作用（Protein–Protein Interaction，PPI）网络和机器学习方法，筛选出共享的枢纽基因。还运用单细胞 RNA 测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）技术，确定关键基因在不同细胞类型中的表达情况。
研究结果
- PE 与 PD 的关联：在比较 PE 与其他五种相关疾病的差异表达基因时，发现 PE 和 PD 之间有 183 个差异表达基因重叠，占比最高。通过荟萃分析进一步验证，纳入 28 项研究后发现，PD 与 PE 发病风险增加显著相关（优势比 [OR] 3.33，95% 置信区间 [CI] 2.38 - 4.65），这就像是在两者之间搭建了一座桥梁，明确了它们之间的紧密联系。
- PE 与 PD 的串扰基因：基于表达水平和表型搜索串扰基因，经过差异表达基因分析和 WGCNA 分析，最终确定了 55 个串扰基因。这些基因就像是连接两种疾病的 “密码”，蕴含着揭示疾病机制的关键信息。
- 串扰基因的富集分析和 PPI 网络构建：对串扰基因进行基因本体（Gene Ontology，GO）生物学过程富集分析和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析，发现这些基因主要参与免疫相关过程，如白细胞迁移调节、吞噬作用等，还涉及脂质和动脉粥样硬化、PI3K - AKT 信号通路等。通过 PPI 网络分析，确定了 20 个生物学意义显著的枢纽基因，其中 20% 与免疫相关，进一步凸显了免疫在这两种疾病中的重要地位。
- 潜在枢纽基因的鉴定和验证：运用 Boruta、递归特征消除（Recursive Feature Elimination，RFE）和最小绝对收缩和选择算子（Least Absolute Shrinkage and Selection Operator，LASSO）回归等机器学习方法，从 52 个基因中筛选出 6 个共享枢纽基因。通过与 PPI 分析得到的 19 个基因取交集，最终确定了 24 个共享枢纽基因，这些基因被认为是影响疾病预测价值的关键特征。
- 基于 XG - Boost 的预后模型构建：利用 24 个共享枢纽基因，通过 XG - Boost 算法构建诊断模型。结果显示，基于免疫相关基因构建的模型在区分 PE 和 PD 患者与健康对照方面表现更优，在 PE 和 PD 外部验证集中，受试者工作特征曲线下面积（AUC）分别达到 0.7786 和 0.7454 ，这为疾病的诊断提供了有力的工具。
- 枢纽基因定位的单细胞分析：对胎盘和牙周组织进行单细胞转录组分析，将 108,362 个细胞聚类为 10 个簇。通过热图比较正常和患病样本中 9 个免疫枢纽基因的表达，发现这些基因在不同细胞类型中的表达存在差异，如 BIN2、LYN、PIK3AP1 和 NEDD9 在中性粒细胞中的表达显著下调，而 LYN 在成纤维细胞和内皮细胞中持续上调，这为理解基因功能提供了更细致的视角。
研究结论与讨论
本研究通过综合分析表明，免疫失调是 PE 和 PD 发病机制中的共同分子特征。PI3K - AKT、B 细胞受体和 NF - κB 等免疫相关信号通路在这两种疾病的共病中起重要作用。研究还确定了 LYN、BIN2、NEDD9 和 PIK3AP1 等可能是与 PE 和 PD 相似机制相关的枢纽调节基因。这些发现为深入理解 PE 和 PD 的发病机制提供了新的方向，有助于开发更有效的临床预防和治疗策略。
然而，研究也存在一定的局限性。由于公共数据集临床信息有限，一些潜在的混杂因素无法排除，如性别、种族和体外受精等信息未充分提及。虽然研究人员通过主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）尽量减少这些因素的影响，但仍需要更多临床研究来进一步验证和完善这些发现。
总体而言，这项研究为子痫前期和牙周炎的研究开辟了新的道路，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为后续研究和临床实践提供了重要的理论基础和方向指引，有望在未来改善相关疾病的诊疗现状，为患者带来更多的希望。
