"KRT8调控内皮重塑：机器学习揭示烟雾病血管异常重构的新机制与治疗靶点"

本研究针对烟雾病(MMD)这一罕见脑血管疾病的病理机制不明问题，通过整合多组学数据与机器学习算法，揭示了KRT8/KRT18-NT5C2轴在血管内皮重塑中的核心作用。研究人员发现KRT8过表达通过增强人脑微血管内皮细胞(HBMECs)的管腔形成能力(1.5倍)和迁移活性(2.45倍)，驱动MMD的病理进程。该研究为MMD的分子诊断提供了AUC>0.96的生物标志物，并筛选出靶向STAT3-KRT8轴的潜在治疗药物，为开发非手术干预策略奠定理论基础。

　　

烟雾病(MMD)被称为"脑血管中的谜题"，患者颅内血管会逐渐闭塞并形成烟雾状异常侧支循环，这种独特的病理改变常导致儿童和青年发生致命性脑卒中。尽管外科血管搭桥术是目前主要治疗手段，但术后仍有30%患者出现再狭窄。更棘手的是，MMD的分子机制长期不明，缺乏有效生物标志物和靶向药物，使得临床管理陷入"治标不治本"的困境。

针对这一挑战，来自中国医学科学院北京协和医院等机构的研究团队开展了一项突破性研究。通过整合机器学习与多组学分析，他们首次发现细胞角蛋白KRT8是驱动MMD血管异常重构的关键分子，相关成果发表于《Scientific Reports》。研究人员采用三大关键技术路线：首先整合GEO数据库中43例MMD和26例对照的RNA测序数据，结合10例手术获取的血管样本进行差异表达分析；其次运用支持向量机(SVM-RFE)、Boruta和LASSO三种机器学习算法筛选特征基因；最后通过体外过表达实验验证KRT8对HBMECs管腔形成和迁移能力的影响。

差异表达分析与共享差异基因筛选
通过整合三个独立队列数据，研究鉴定出19个共享差异表达基因(DEGs)，其中KRT8和KRT18表达量在MMD组显著升高(如GSE189993中8.5 vs 6.2，P<0.001)，而核苷酸代谢酶NT5C2则显著下调。这些基因在钙信号通路和昼夜节律调控中富集，暗示MMD存在代谢-炎症交叉对话。

功能富集分析
GSEA分析揭示MMD血管组织存在49条显著改变的信号通路。最突出的上调通路包括同种异体移植排斥反应(ALLOGRAFT_REJECTION)和抗坏血酸代谢，而下调通路涉及系统性红斑狼疮和类固醇生物合成。这种特征与既往报道的MMD自身免疫异常现象高度吻合。

免疫浸润分析
ssGSEA算法显示MMD血管中促炎性中性粒细胞和M1型巨噬细胞浸润增加，而调节性T细胞(Treg)和静息NK细胞减少。值得注意的是，KRT8表达与中性粒细胞浸润呈正相关(r>0.4)，提示其可能通过调控内皮-免疫细胞互作加剧血管炎症。

机器学习筛选诊断标志物及模型构建
三种算法一致锁定KRT8/KRT18-NT5C2组合为最优诊断标志物，其在验证集中的AUC值均超过0.96。构建的列线图模型在训练集和验证集中均显示优异校准度，为MMD无创诊断提供了新工具。

KRT8过表达增强HBMECs血管生成能力
功能实验证实，过表达KRT8使HBMECs的管腔总长度增加63.8%(352.7±18.5μm vs 215.3±15.2μm)，迁移细胞数提升2.45倍。这种促血管生成效应可能通过整合素介导的细胞-基质黏附改变实现，与MMD患者血管造影显示的异常侧支形成特征一致。

蛋白互作网络与药物预测
STRING数据库构建的PPI网络显示KRT8/KRT18处于网络枢纽位置。药物预测发现靶向NT5C2的嘌呤代谢调节剂(如利巴韦林)和STAT3抑制剂可能通过多途径协同干预MMD进展。

该研究首次系统阐释了KRT8通过"细胞骨架重构-免疫微环境调控"双途径促进MMD血管病变的机制。临床转化价值体现在三方面：一是KRT8/KRT18-NT5C2组合可作为MMD诊断的新型分子标志物；二是STAT3-KRT8信号轴为药物开发提供新靶点；三是建立的机器学习模型助力个体化预后评估。研究也存在样本量有限、动物模型缺失等局限，未来需通过类器官或基因编辑猪模型进一步验证。这项成果为理解MMD的"血管迷宫"提供了关键拼图，也为其他血管增生性疾病研究提供了范式参考。