《Frontiers in Immunology》：Multimodal analysis of TAAD pathogenesis: SHAP-enhanced interpretable models and single-cell sequencing analysis reveal immune microenvironment alterations
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本研究通过整合多组学数据与SHAP（SHapley Additive exPlanations）可解释性机器学习模型，系统筛选出SIX4、SCNN1B和PCDH11X作为斯坦福A型主动脉夹层（TAAD）的关键枢纽基因，其中SIX4被证实通过调控血管平滑肌细胞（VSMC）表型转换和CXCL12-CXCR4介导的免疫互作驱动疾病进展。研究成果为TAAD的早期诊断和靶向治疗提供了新靶点与多维度分子机制见解。
研究背景与方法
斯坦福A型主动脉夹层（TAAD）是一种发病48小时内死亡率极高的心血管急症。为阐明其分子机制，研究整合了4个转录组数据集和2个单细胞转录组数据集，采用Harmony算法进行批次校正，并通过DESeq2识别差异表达基因。利用LASSO回归、随机森林和支持向量机递归特征消除（SVM-RFE）三种机器学习算法筛选核心基因，结合SHAP分析量化基因贡献度，构建包含7种算法的诊断模型。同时开展免疫浸润分析、细胞间通讯推断和伪时间轨迹分析，并通过体外实验验证基因功能。
核心基因鉴定与模型效能
多算法联合分析锁定SIX4、SCNN1B和PCDH11X为TAAD关键基因。SHAP分析显示SIX4对模型预测的贡献度最高（平均SHAP值=0.198）。诊断模型评估中，偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）模型的曲线下面积（AUC）均达1.000，K近邻（KNN）和随机森林（RF）模型的AUC分别为0.988和0.976，表明三基因组合具有卓越诊断潜力。
免疫微环境与基因功能关联
CIBERSORTx分析揭示TAAD组织中中性粒细胞与静息NK细胞（r=0.8）、静息CD4+记忆T细胞（r=0.95）呈强正相关。SIX4高表达组富集于心脏病理通路和O-糖基化生物合成，低表达组则与钠重吸收调节和免疫效应功能相关。单细胞测序进一步定位SIX4主要表达于合成型血管平滑肌细胞（SMC），其通过增强CXCL12-CXCR4配体-受体对与T/NK细胞的互作强度，促进炎症微环境重塑。
SIX4的功能验证
临床样本验证显示TAAD组织中SIX4在mRNA和蛋白水平均显著上调（P<0.05）。体外实验表明，过表达SIX4可显著促进血管平滑肌细胞增殖（CCK-8法，P<0.05）和迁移（伤口愈合实验，P<0.01），证实其驱动血管平滑肌细胞表型转换的核心作用。
讨论与展望
研究首次提出SIX4作为TAAD的新型调控因子，通过协调血管平滑肌细胞可塑性与免疫信号动态平衡参与疾病进程。SCNN1B下调可能反映钠离子稳态失衡与血流动力学紊乱的协同致病机制，而X染色体连锁的PCDH11X下调提示性别特异性调控潜力。未来需深入探索SIX4下游通路（如AKT/HIF1α轴）及临床转化价值。
