基于综合生物信息学分析鉴定脊髓损伤新型生物标志物及免疫特征：一项回顾性观察研究

为解决脊髓损伤(SCI)机制不明和治疗手段匮乏的难题，研究人员通过整合GEO数据库基因表达数据，运用WGCNA和机器学习方法，鉴定出Cdkn1a、Gadd45a、Ninj2和Rgs6四个关键生物标志物，揭示其与免疫细胞浸润及炎症通路的密切关联，并预测272种miRNA和117种转录因子的调控网络，为SCI治疗提供新靶点。该研究发表于《NeuroMarkers》，为理解SCI病理机制和开发免疫调节疗法奠定基础。

　　

脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)被称为"不死的癌症"，全球超200万患者饱受其苦。车祸、坠落等外伤或肿瘤等非创伤因素导致的神经功能中断，不仅带来巨大身心痛苦，更造成沉重的社会经济负担。尽管干细胞移植等疗法有所进展，但再生治疗效果有限，核心障碍在于二次损伤引发的免疫炎症风暴——血管结构改变、细胞功能障碍和NF-κB等通路过度激活形成恶性循环。更棘手的是，现有研究对SCI相关基因表达模式和信号通路的认识仍如"盲人摸象"，亟需系统性探索。

为此，研究人员开展了一项基于生物信息学的突破性研究。通过整合GSE45550、GSE45006和GSE183591三个大鼠SCI模型的基因表达数据集，采用差异表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和机器学习算法，首次揭示Cdkn1a、Gadd45a、Ninj2和Rgs6构成SCI核心调控网络。这些发现为理解SCI免疫微环境重塑提供了"分子地图"，相关成果发表在《NeuroMarkers》期刊。

研究采用多组学整合分析策略：首先通过limma包筛选差异表达基因(DEGs)，采用CIBERSORT算法评估22种免疫细胞浸润；继而运用WGCNA构建共表达模块，结合LASSO回归和随机森林(RF)机器学习筛选关键基因；最后通过miRNet和NetworkAnalyst平台预测miRNA-基因调控网络及潜在治疗药物。

3.1 DEGs与功能富集分析
在1396个DEGs中，上调基因富集于NF-κB、Toll样受体等免疫通路，下调基因涉及神经元突触功能。GSEA显示ECM受体互作、脂肪酸代谢等通路异常激活，暗示炎症反应与代谢重编程的"双刃剑"效应。

3.2 WGCNA关键模块
深绿色模块(r=-0.68)与SCI相关性最强，其36个基因主要调控MAPK/p53信号通路和线粒体自噬，如同SCI病理过程的"分子开关"。

3.4 枢纽基因鉴定
从15个交叉基因中，机器学习锁定Cdkn1a、Gadd45a(上调)和Ninj2、Rgs6(下调)四个枢纽基因。它们构成复杂的互作网络：Cdkn1a与Gadd45a正相关(r=0.84)，而两者与Ninj2/Rgs6呈负相关，形成"免疫-神经"调控轴。

3.5 免疫微环境解析
SCI组静息树突细胞和CD8⁺
T细胞增多，而记忆CD4⁺
T细胞减少。Cdkn1a/Gadd45a与BCR、TCR信号通路正相关，Ninj2/Rgs6则与TNF受体负相关(r=-0.70)，揭示免疫检查点的潜在调控作用。

3.7-3.8 调控网络与药物预测
构建的miRNA-mRNA网络包含hsa-mir-16-5p等272个miRNA，TP53等117个转录因子。药物预测发现槲皮素(Quercetin)可同时靶向三个枢纽基因，分子对接显示其与Cdkn1a结合能达-7.8 kcal/mol，为"老药新用"提供依据。

3.9 外部验证
在GSE183591数据集中，枢纽基因表达趋势与训练集完全一致，AUC值均>0.85，证实结果的可靠性。

这项研究首次系统描绘了SCI免疫微环境的"分子景观"：Cdkn1a/Gadd45a可能通过调控T细胞亚群加剧炎症损伤，而Ninj2/Rgs6则可能促进神经再生。特别值得注意的是，预测的hsa-mir-27a-3p等miRNA和OCT4等转录因子，为解释成年哺乳动物脊髓再生能力低下提供了新视角。尽管存在未分析时序动态变化的局限，但构建的药物-基因网络已为转化医学研究指明方向——靶向免疫代谢重编程的联合治疗策略，或将成为突破SCI治疗瓶颈的"钥匙"。该研究不仅为临床生物标志物开发奠定基础，更开创了从免疫微环境角度理解神经损伤修复的新范式。