T细胞耗竭相关基因在缺血性脑卒中中的生物信息学预测：新型生物标志物与治疗靶点的发现

缺血性脑卒中存在治疗时间窗窄、预后差等问题，亟需探索新的生物标志物和治疗靶点。本研究通过整合GSE16561数据集和生物信息学分析，筛选出CD163、LAMP2、PICALM、RGS2和PIN1五个T细胞耗竭（TEX）相关关键基因，揭示其通过免疫微环境调控参与缺血性脑卒中的机制，并预测潜在治疗药物，为缺血性脑卒中的诊断和治疗提供了新思路。

　　

缺血性脑卒中（Ischemic Stroke, IS）是一种由遗传和环境因素共同作用导致的脑血管疾病，具有高致残率和社会负担。尽管现有治疗手段如溶栓和手术取得了一定进展，但受限于治疗时间窗和术后并发症，疗效仍不理想。近年来，研究发现免疫微环境和炎症反应在IS的发生发展中扮演重要角色，尤其是T细胞耗竭（T-cell exhaustion, TEX）——一种以效应功能丧失和抑制性受体高表达为特征的T细胞功能障碍状态，可能与IS的慢性炎症和神经损伤密切相关。然而，TEX相关基因在IS中的具体作用机制尚未明确。

为解决这一问题，延安市人民医院和延安大学附属医院的研究团队通过生物信息学分析，筛选出与IS相关的TEX基因，并探索其作为诊断标志物和治疗靶点的潜力。研究基于GSE16561数据集，结合差异表达分析、加权基因共表达网络分析（WGCNA）和机器学习算法，鉴定出五个关键基因（CD163、LAMP2、PICALM、RGS2和PIN1），并揭示了它们与免疫细胞浸润的关联性。此外，通过药物-基因互作数据库（DGIdb）预测了潜在治疗药物，为IS的精准治疗提供了新方向。研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究主要采用以下技术方法：1）基于GSE16561数据集（39例IS患者和24例对照）进行差异表达分析；2）使用基因集富集分析（GSEA）计算TEX评分，并通过WGCNA筛选与IS相关的基因模块；3）结合LASSO回归和随机森林（RF）算法筛选关键基因；4）通过单样本基因集富集分析（ssGSEA）评估免疫细胞浸润水平；5）利用DGIdb预测药物-基因互作网络。

研究结果
差异基因与IS相关基因的筛选
研究共鉴定出482个差异表达基因（DEGs），其中上调基因277个，下调基因205个。通过WGCNA分析，发现蓝色模块与IS和TEX评分高度相关，包含1188个IS相关基因。进一步筛选出225个交集基因，富集分析显示这些基因主要参与T细胞分化、免疫应答调控和氧化磷酸化等通路。

关键基因的鉴定与验证
通过LASSO和RF算法筛选出五个关键基因：CD163、LAMP2、PICALM、RGS2和PIN1。ROC曲线分析显示，这些基因对IS的诊断具有高敏感性和特异性（AUC>0.9）。其中，CD163、LAMP2、PICALM和RGS2在IS组中表达上调，而PIN1表达下调。

免疫浸润分析
ssGSEA结果显示，IS患者中11种免疫细胞（如中性粒细胞、活化CD8⁺ T细胞等）的浸润水平显著改变。关键基因与免疫细胞浸润密切相关，例如PIN1与活化CD8⁺ T细胞呈强相关性，提示其在T细胞功能调控中的作用。

潜在治疗药物预测
通过DGIdb预测发现，22种药物可与PIN1结合，CD163、RGS2和PICALM也分别有对应的潜在治疗药物，为IS的靶向治疗提供了候选方案。

结论与意义
本研究首次系统揭示了TEX相关基因在IS中的调控作用，鉴定出CD163、LAMP2、PICALM、RGS2和PIN1五个关键基因作为潜在的诊断标志物和治疗靶点。这些基因不仅与免疫微环境密切相关，还可能通过调控T细胞功能和炎症反应影响IS的进展。研究为IS的精准诊断和免疫治疗提供了理论依据，尤其是预测的药物-基因互作网络，为开发新型靶向药物奠定了基础。未来需通过实验验证这些基因的功能及其临床转化价值，以推动IS治疗策略的革新。