基于WGCNA与PPI网络分析揭示肝移植缺血再灌注损伤核心基因群及其调控通路

本研究针对肝移植中缺血再灌注损伤（LIRI）的分子机制不明问题，通过整合生物信息学分析（WGCNA、PPI网络）与实验验证，鉴定出IL-1β、JUN等13个核心基因及5条关键通路，为LIRI的早期干预提供新靶点。研究结合GSE12720等公共数据集和小鼠模型，揭示了炎症反应与氧化应激在LIRI中的核心作用，对提升移植疗效具有重要价值。

　　

肝移植是终末期肝病患者的唯一根治手段，但肝脏缺血再灌注损伤（Liver Ischemia-Reperfusion Injury, LIRI）如同隐形杀手，常导致移植后原发性移植物功能障碍甚至衰竭。尽管手术技术不断进步，LIRI的分子机制仍如迷雾重重，严重制约了边缘供肝的利用和患者生存率的提升。在这一背景下，昆明医科大学的研究团队联合中国科学院昆明动物研究所，通过多组学联合作战，在《Transplant Immunology》上发表了突破性成果。

研究团队运用三大关键技术展开攻关：首先从NCBI-GEO数据库获取肝移植临床样本数据集（GSE12720、GSE14951、GSE15480），涵盖活体与死亡供体移植前后样本；其次采用加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA）和蛋白质相互作用（Protein-Protein Interaction, PPI）网络构建；最后通过小鼠LIRI模型进行实验验证。这种"临床数据-生物信息学-动物实验"的三维研究策略，确保了发现的可靠性。

数据准备
研究选取GSE12720中42例活体（LD）与死亡供体（DD）肝移植样本，通过Affymetrix芯片检测移植前（PRE）与再灌注1小时后（POST）的基因表达谱，为后续分析奠定数据基础。

差异表达基因鉴定
在|log FC|≥1且p<0.05的严格标准下，团队发现LD组与DD组分别存在536和1,489个差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs），其中上调基因主要富集于炎症反应通路，暗示LIRI进程中存在显著的免疫激活。

WGCNA与PPI网络构建
通过WGCNA分析锁定与临床特征最相关的基因模块（r=0.8），结合85个DEGs-WGCNA重叠基因构建PPI网络。运用Cytoscape的MCODE和cytoHubba插件，筛选出包含IL-1β、JUN、CCL2等13个枢纽基因（hub genes）的核心网络，这些基因如同交通枢纽，在LIRI分子网络中占据关键位置。

通路与功能分析
KEGG分析揭示5条核心通路：NF-κB信号、TNF信号、细胞因子-细胞因子受体相互作用、NOD样受体信号和趋化因子信号通路。特别值得注意的是，TNFAIP3（肿瘤坏死因子α诱导蛋白3）作为NF-κB通路的负调控因子，其表达变化可能直接影响炎症反应的强度。

多维度验证
研究团队采用GSE14951（24例样本）和GSE15480（16例样本）进行交叉验证，同时建立小鼠LIRI模型。qPCR结果显示，13个hub genes在小鼠肝脏中的表达趋势与临床数据高度一致，其中CCL20（趋化因子配体20）在再灌注6小时表达达峰，提示其可能作为早期损伤标志物。

讨论与结论
这项研究如同绘制了LIRI的分子地图，首次系统鉴定出13个hub genes构成的调控网络。这些基因中，IL-1β和JUN作为促炎因子"先锋"，与氧化应激标志物MYC形成正反馈循环；而SOCS3（细胞因子信号抑制因子3）和BIRC3（凋亡抑制蛋白）则可能发挥保护作用。这种促炎-抗炎的精细平衡，为理解LIRI发病机制提供了新视角。

研究的意义不仅在于发现候选生物标志物，更揭示了干预LIRI的潜在靶点。例如，靶向抑制CCL2/CCR2轴可能阻断中性粒细胞浸润，而调控TNFAIP3或可减轻NF-κB介导的炎症风暴。团队特别指出，未来需进一步明确这些基因在特定细胞（如库普弗细胞、肝窦内皮细胞）中的时空表达特征，为开发精准干预策略奠定基础。这项由Li Jin等学者完成的研究，为提升肝移植疗效开辟了新的分子诊疗路径。