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为解决结核病诊断与治疗难题，研究人员开展了关于活动性肺结核（ATB）和潜伏性结核感染（LTB）免疫表型及诊断标志物的研究。通过多组学分析，确定了相关差异基因和免疫细胞变化，为结核病诊断和治疗策略开发提供依据。
在全球范围内，结核病是一种极具杀伤力的传染病，每年都有大量的新增病例和死亡人数。肺结核的主要临床特征包括长期低热、咳嗽和咯血等。目前，尽管有广泛的疫苗接种和治疗策略，但结核病依然是重大的公共卫生挑战，尤其在中低收入国家。活动性肺结核（ATB）具有症状明显且可传播的特点，而潜伏性结核感染（LTB）虽然无症状、不传播，但存在重新激活的风险。现有的诊断方法很难有效区分这两种感染状态，这也导致了结核病高发国家的高发病率和死亡率。因此，深入了解 ATB 和 LTB 在免疫和分子层面的差异，对于开发更有效的诊断、治疗和预防策略至关重要。
为了攻克这些难题，新疆医科大学第一附属医院传染病肝病中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为结核病的诊疗带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，从 GEO 数据库收集了 GSE19491、GSE107994 和 GSE149758 数据集，从 ImmProt 数据库获取免疫相关基因集。接着，使用 RMA 方法对数据进行标准化处理，利用 limma 软件包筛选差异表达基因（DEGs） ，并通过与 ImmProt 数据库对比确定免疫相关 DEGs。运用 clusterProfiler 软件包进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。基于 GSE19491 数据集，借助随机森林算法构建预测模型。此外，还采用 CIBERSORT 评估免疫细胞相对丰度，运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析免疫细胞，通过样本收集、流式细胞术、实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和蛋白质免疫印迹（Western blot）对结果进行验证。
下面来详细看看研究结果：
- ATB 和 LTB 的基因表达特征：在不同数据集对比中，发现 ATB 与对照组、LTB 与对照组之间存在大量 DEGs。经与 ImmProt 数据库比对，确定了 ATB 中有 273 个、LTB 中有 105 个免疫相关 DEGs，其中有 58 个是两者共有的，还有各自特有的免疫相关 DEGs。
- 常见差异表达免疫相关基因的生物学作用：常见免疫相关 DEGs 主要富集在细胞因子产生的正调控、先天免疫反应等 GO 功能，以及细胞因子 - 细胞因子受体相互作用等 KEGG 通路。ATB 特异性免疫相关 DEGs 主要富集在抗原加工和呈递等通路；LTB 特异性免疫相关 DEGs 主要富集在丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路等。
- ATB 和 LTB 诊断生物标志物的鉴定：通过随机森林分析筛选出候选基因，构建列线图模型预测 ATB 和 LTB 风险，校准曲线显示模型预测准确性良好。决策曲线分析（DCA）表明候选基因在一定阈值概率范围内有临床应用价值。研究还发现 HLA-DRB5 和 IRF1 对 ATB 有诊断作用，LCN10、SHC1 等对 LTB 有诊断作用，受试者工作特征（ROC）曲线进一步验证了这些基因的诊断价值。
- ATB 和 LTB 中的免疫细胞水平：利用 CIBERSORT 评估免疫细胞水平，发现 ATB 和 LTB 患者免疫细胞水平存在异常，且候选基因与特定免疫细胞存在高相关性。流式细胞术检测显示，ATB 中巨噬细胞 M0 水平显著高于 LTB 和对照组，而 LTB 中静止自然杀伤细胞（NK 细胞）、CD8+ T 细胞和 CD4+记忆活化 T 细胞水平显著高于 ATB 和对照组。
- 标记基因表达的验证：研究发现 IRF1 在 ATB 中表达高于健康对照组，HLA-DRB5 则相反；SOS1 在 LTB 中表达高于健康对照组，LCN10 等基因则较低。RT-qPCR 和 Western blot 实验验证了这些标记基因在 mRNA 和蛋白质水平的异常表达。
- 基于 scRNA-seq 的标记基因表达：scRNA-seq 数据分析鉴定出 26 个细胞簇和 7 种细胞类型。单核细胞和 CD8+ T 细胞在 ATB 中常见，M1、M2 和 NK 细胞在 LTB 和健康对照组中常见。IRF1 在单核细胞中表达较高，JUN 在单核细胞和 M2 中较高，RETN 在 M2 中较高。
在研究结论和讨论部分，此次研究整合多种方法揭示了 ATB 和 LTB 中免疫相关基因的差异表达特征和生物学功能。通过富集分析确定了与结核病发病机制相关的信号通路，这些通路在 ATB 和 LTB 中表现不同，反映了宿主免疫系统在两种病理状态下的不同调节策略。筛选出的免疫相关 DEGs 为开发新的诊断工具提供了候选基因，免疫细胞的变化也揭示了宿主免疫反应的动态调节机制。然而，该研究也存在一些局限性，如样本量有限、依赖公共数据集可能存在偏差等。但总体而言，这项研究为深入理解结核病的免疫病理机制提供了新视角，为开发新的诊断工具和治疗策略提供了潜在的分子靶点，对结核病的防治具有重要意义。
