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为解决翼状胬肉发病机制不明、缺乏有效治疗手段的问题,研究人员开展翼状胬肉基因表达变化及免疫细胞浸润的研究。通过多组学分析和机器学习算法,确定了 4 个候选生物标志物,发现免疫微环境的改变,为翼状胬肉诊疗提供新方向123。
翼状胬肉是一种常见的眼部疾病,在热带和亚热带地区尤为高发,全球发病率约 12%。它是由于结膜组织异常增生,像一块 “赘肉” 长在眼睛上,不仅会让患者眼部感到不适,还会影响视力,严重降低患者的生活质量。而且,手术切除作为主要治疗方式,却面临着高复发率以及术后干眼、角膜散光、角膜瘢痕等一系列问题,这让患者和医疗工作者都十分困扰。一直以来,虽然知道翼状胬肉的发生和发展与长期紫外线暴露、环境污染、地理位置、遗传等因素有关,但它发病的分子机制却始终是个 “谜团”,缺乏有效的治疗手段。
为了揭开这个 “谜团”,云南省第二人民医院(云南省眼病临床医学研究中心、云南大学附属医院)等单位的研究人员开展了一项关于翼状胬肉发病机制的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为翼状胬肉的诊疗带来了新的希望。
研究人员为了深入了解翼状胬肉发病机制,采用了多种技术方法。首先,收集了翼状胬肉组织和相邻正常结膜组织样本,对其进行 RNA 测序,获取基因表达数据。同时,结合生物信息学分析方法,筛选出差异表达基因(DEGs)。另外,运用了多种机器学习算法,如最小绝对收缩和选择算子(LASSO)、支持向量机递归特征消除(SVM - RFE)、随机森林(Random Forest),来识别潜在的诊断生物标志物。通过这些技术,研究人员全面地对翼状胬肉的分子特征和免疫微环境进行了分析。
研究结果如下:
- 差异表达基因(DEGs)的鉴定:通过 R 语言工具筛选,在 PRJNA1147595 数据集和 GSE2513 数据集中分别鉴定出 2437 个和 172 个差异表达基因。火山图和热图展示了这些基因的表达变化情况,并且样本聚类效果良好,数据质量较高4。
- 基因富集分析(GSEA)和基因集变异分析(GSVA):GSEA 分析发现,两个数据集在某些通路存在显著富集,如 PID_INTEGRIN1_PATHWAY 和 MET_ACTIVATES_PTK2_SIGNALING 等。GSVA 分析揭示了 PRJNA1147595 数据集的差异通路,包括 HALLMARK_TNFA_SIGNALING_VIA_NFKB、HALLMARK_OXIDATIVE_PHOSPHORYLATION 等,这些结果与 GSE2513 数据集的部分通路结果一致5。
- 差异表达基因(DEGs)的富集分析:两个数据集共有 52 个共同差异表达基因(co - DEGs)。GO 和 KEGG 通路富集分析显示,这些基因主要富集在 “肽交联”“细胞对金属离子的反应”“雌激素信号通路”“IL - 17 信号通路” 等多个生物学过程和信号通路中6。
- 候选诊断生物标志物的筛选:利用三种机器学习算法,最终确定了 FN1、SPRR1B、SERPINB13 和 EGR2 这 4 个基因作为翼状胬肉的关键生物标志物。ROC 曲线分析表明,它们具有显著的诊断潜力7。
- 免疫细胞浸润分析及与特征基因的关系:通过单细胞基因集富集分析(ssGSEA)发现,翼状胬肉组织中 Th2 细胞浸润增加,而 CD8+ T 细胞、细胞毒性细胞等多种免疫细胞减少。同时,分析了 4 个关键生物标志物与免疫细胞的关系8。
- 临床样本和 GSE51995 数据集验证:通过组织染色和对 GSE51995 数据集的分析,以及 qPCR 实验验证,发现 FN1 和 SPRR1B 在翼状胬肉组织中表达显著升高,而 SERPINB13 和 EGR2 的表达差异虽不具有统计学意义,但趋势与其他数据集一致9。
- 潜在药物候选物的鉴定:借助 DSigDB 数据库,筛选出了针对 FN1 和 SPRR1B 的潜在药物候选物,如 alitretinoin CTD 00003402 和 phorbol 12 - myristate 13 - acetate CTD 00006852 等,为翼状胬肉的治疗提供了新的方向10。
研究结论和讨论部分指出,该研究为翼状胬肉的分子特征和免疫微环境提供了有价值的见解。确定的潜在生物标志物,如 FN1 和 SPRR1B,在翼状胬肉的发病机制中具有重要意义,为进一步将这些发现应用于临床实践奠定了基础。同时,研究还发现翼状胬肉组织中免疫细胞浸润的变化,提示免疫调节可能是治疗翼状胬肉的新策略。此外,通过通路分析确定的关键信号通路,也为开发靶向治疗药物提供了理论依据。不过,该研究也存在一定的局限性,如样本量有限、缺乏广泛的临床验证、依赖生物信息学方法可能忽略复杂的生物学相互作用等。未来还需要更大规模的前瞻性研究来进一步验证这些发现,以推动翼状胬肉的临床诊疗发展。