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慢性阻塞性肺疾病（COPD）与肺腺癌（LUAD）共病机制不明。研究人员分析公共 RNA 测序数据库，鉴定出 12 个焦亡相关差异表达基因（PRDEGs）及 6 个诊断性 PRDEGs（DPRDEGs），开发了预后模型，为理解和治疗 COPD 与 LUAD 共病提供新视角。
在健康医学领域，慢性阻塞性肺疾病（COPD）和肺腺癌（LUAD）就像两座难以攻克的大山，严重威胁着人们的生命健康。COPD 是全球公认的第三大死因，影响着约 12% 的人口，每年导致 300 万人死亡 ，目前还没有特效治疗方法。而肺癌则是最致命的肿瘤疾病，COPD 又是其最常见的合并症，约 40% - 70% 的肺癌患者存在不同程度的气流阻塞，治疗效果往往不佳。
更棘手的是，COPD 和 LUAD 之间存在复杂的关联，它们有一些共同的风险因素，如遗传变异、基因表达模式改变和细胞信号通路失调等，但二者的共病机制却尚未完全明确。为了揭开这一神秘面纱，来自沈阳医学院附属第二医院、沈阳医学院附属中心医院、中国医科大学附属盛京医院以及中国医科大学附属第一医院的研究人员，开展了一项极具意义的研究。
研究人员通过从癌症基因组图谱（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO）下载 LUAD 和 COPD 的数据集，运用生物信息学分析方法，深入挖掘数据背后的秘密。研究发现了 12 个焦亡相关差异表达基因（PRDEGs），并进一步鉴定出 6 个诊断性 PRDEGs（DPRDEGs），分别是 BNIP3、FTO、NEK7、POLR22H、S100A12 和 TLR4。同时，研究人员还开发了一个多因素预后模型，该模型在预测 LUAD 的预后方面表现出色。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们理解 COPD 和 LUAD 的共病机制提供了新的视角，也为临床诊断和治疗这两种疾病奠定了重要的理论基础。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是数据获取，从 TCGA 和 GEO 数据库获取相关数据集。接着进行数据处理，使用 R 包 sva 消除批次效应，limma 包进行标准化处理。通过 DESeq2 包和 limma 包分别对不同数据集进行差异分析以鉴定差异表达基因（DEGs）。利用 R 包 clusterProfiler 进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析。构建预后模型时用到了支持向量机（SVM）、随机森林、最小绝对收缩和选择算子（LASSO）回归等算法。此外，还通过免疫组化（IHC）、蛋白质免疫印迹（WB）和实时荧光定量聚合酶链反应（qPCR）对临床样本进行检测验证。样本队列来源于沈阳医学院附属第二医院呼吸内科，包括 COPD 与 LUAD 共病患者、LUAD 患者、COPD 患者及相应的正常组织样本。
下面来看具体的研究结果：
- PRDEGs 的鉴定与分析：对多个数据集进行差异基因表达分析，确定了常见的 DEGs，再与 PRGs 相交得到 12 个 PRDEGs。通过火山图、维恩图和热图展示了这些基因的差异表达情况。
- 功能和通路富集分析：对 12 个 PRDEGs 进行 GO 和 KEGG 富集分析，发现它们主要富集在细胞因子产生的正调控、炎症反应调节、吞噬作用等生物学过程，以及沙门氏菌感染、冠状病毒病 - COVID - 19 等 KEGG 通路。
- PRDEGs 预后模型的构建：通过逻辑回归、SVM、随机森林和 LASSO 回归分析，构建了预后模型，确定了 6 个 DPRDEGs，并验证了模型在预测 LUAD 发生方面具有较高的准确性。
- PPI 网络和模块分析：构建了 6 个 DPRDEGs 的蛋白质 - 蛋白相互作用（PPI）网络，发现 S100A12 与其他网络组件功能相似性最高。还构建了 mRNA - TF 和 mRNA - 药物相互作用网络，为后续研究提供了方向。
- 多因素 DPRDEGs 预后模型的构建与预后分析：通过单因素和多因素 Cox 回归分析，构建了多因素预后模型，评估了其预后能力，发现该模型在预测 3 年预后时效果最佳。
- DPRDEGs 表达水平的检测：通过 IHC、qPCR 和 WB 分析，发现 FTO、NEK7、POLR22H 和 S100A12 在 COPD、LUAD 和 COPD 合并 LUAD 组中表达较高；BNIP3 在 COPD 组中表达升高，在 LUAD 和 COPD 合并 LUAD 组中表达降低；TLR4 在上述三组中表达均低于对照组。
研究结论表明，研究人员成功鉴定出 6 个 DPRDEGs 并开发了预后模型，其表达水平也通过多种实验技术得到验证。这一研究结果为理解和治疗 COPD 和 LUAD 共病提供了新的有价值的信息。在讨论部分，研究人员指出，虽然 COPD 和 LUAD 是不同的肺部疾病，但它们的共病机制与炎症密切相关，而焦亡可能是二者共病的共同致病机制。研究还发现了 6 个 DPRDEGs 在疾病发生发展中的潜在作用，如 BNIP3 可能通过调节焦亡和自噬平衡抑制疾病进展，FTO 可能是潜在的生物标志物等。不过，该研究也存在一定的局限性，如数据来自公共数据库，样本量较小，对 6 个 DPRDEGs 的分子机制探讨不够深入等。未来的研究需要进一步扩大样本量，深入研究相关分子机制，以提高研究成果的临床相关性和广泛适用性。总体而言，这项研究为 COPD 和 LUAD 共病的研究开辟了新的道路，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。
