《International Journal of Molecular Sciences》：TSPO and LRBA Expression Is Associated with Acute Renal Allograft Rejection: An Integrative Transcriptomic Analysis
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急性肾移植排斥（acute rejection, AR）可导致移植物损伤并影响长期移植物存活。线粒体自噬（mitophagy）在维持线粒体稳态及调控免疫功能中具有作用，但其与急性排斥的关系尚不清楚。研究人员整合公共肾移植转录组数据集，采用差异表达分析、加权基因
急性肾移植排斥（acute rejection, AR）可导致移植物损伤并影响长期移植物存活。线粒体自噬（mitophagy）在维持线粒体稳态及调控免疫功能中具有作用，但其与急性排斥的关系尚不清楚。研究人员整合公共肾移植转录组数据集，采用差异表达分析、加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis, WGCNA）与机器学习方法，并进行外部队列验证、生存分析、免疫反卷积、单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）分析、虚拟敲除（virtual knockout）分析及小鼠肾移植物定量PCR验证。在识别出的32个共有线粒体自噬相关基因中，TSPO在独立活检队列中持续上调，LRBA持续下调。探索性TSPO/LRBA双基因模型对排斥与非排斥样本具有有限区分能力，较高模型评分与较差移植物存活相关。探索性外周血分析显示相似表达趋势。功能与单细胞分析将上述基因联系于单核细胞/巨噬细胞群体、抗原提呈、T细胞信号及炎症通路。虚拟敲除分析预测抗原提呈、吞噬及移植物排斥通路改变。定量PCR证实急性排斥小鼠肾移植物中TSPO升高、LRBA降低。上述发现将TSPO与LRBA鉴定为与单核细胞/巨噬细胞相关的新型线粒体自噬候选生物标志物，并支持进一步研究其与急性肾移植排斥的关联。
研究背景与问题提出
终末期肾病（end-stage renal disease, ESRD）的首选治疗为肾移植，但急性排斥（acute rejection, AR）仍是影响移植物长期功能与存活的重要挑战。AR主要由供体特异性T细胞或抗体介导，临床可分为T细胞介导排斥（T-cell-mediated rejection, TCMR）与抗体介导排斥（antibody-mediated rejection, ABMR）。目前临床依赖血清肌酐（serum creatinine, Scr）、肾小球滤过率（glomerular filtration rate, GFR）、尿量及肾活检评估排斥，其中肾活检虽为金标准，却受侵入性、成本与采样偏差限制，难以频繁监测。已有无创标志物如供体特异性抗体（donor-specific antibodies, DSAs）、供体来源游离DNA（donor-derived cell-free DNA, dd-cfDNA）及尿液趋化因子CXCL9、CXCL10等，仍存在感染干扰与特异性不足问题。既往研究提示线粒体自噬（mitophagy）与肾移植物免疫微环境相关，PINK1与PRKN在急性TCMR中表达下调，且线粒体质量控制在巨噬细胞极化中发挥作用；然而线粒体自噬相关基因在肾移植排斥中的系统表达特征及其作为候选标志物的价值仍不明确。
研究人员据此开展一项整合多队列转录组学研究，旨在从线粒体自噬视角识别与AR相关的候选基因，构建探索性双基因模型，并解析其细胞与通路背景。研究得出：TSPO呈现高表达、LRBA呈现低表达的稳定模式；双基因模型对排斥状态有中等区分力，并与移植物存活相关；单细包与虚拟敲除分析将信号定位于单核细胞/巨噬细胞（monocytes/macrophages）及抗原提呈过程。该工作为AR的早期识别与免疫机制理解提供了新线索，但属探索性生物标志物发现，尚不支持临床独立诊断应用。
主要关键技术方法
研究基于GEO公共数据库的多个人肾移植转录组队列，涵盖活检组织与外周血样本，并纳入小鼠肾移植模型验证。方法包括：差异表达分析（limma，阈值|log2 FC|>0.5且校正p<0.05）；WGCNA共表达模块识别；机器学习组合建模（113种算法配置，Ridge+Logistic优选）；SHAP解释；双基因逻辑回归模型训练与外部验证；CIBERSORT免疫浸润反卷积与基因集富集分析（gene set enrichment analysis, GSEA）；Seurat单细胞流程与Harmony批次校正；scTenifoldKnk单细包虚拟敲除；转录因子与miRNA网络预测（NetworkAnalyst、JASPAR、miRTarBase）；AutoDock Vina分子对接；小鼠移植第7天移植物qPCR验证。
研究结果
2.1 线粒体自噬相关枢纽基因识别
在GSE25902中经差异分析与WGCNA，获得32个交集候选基因。棕色与蓝色模块与排斥状态最强相关，候选基因富集于自噬、线粒体质量控制与免疫过程。
2.2 功能分析与蛋白互作网络
GO与KEGG显示候选基因涉及mitophagy、autophagy、吞噬作用、NOD样受体信号及铁死亡等；蛋白互作网络提示枢纽基因协同参与免疫与线粒体通路。
2.3 机器学习筛选锁定TSPO与LRBA
Ridge+Logistic模型在训练集GSE36059与验证集GSE50058分别获AUC约0.775与0.776；前十基因中TSPO正贡献、LRBA负贡献；多队列中TSPO上调、LRBA下调方向一致且二者负相关。
2.4 TSPO/LRBA双基因模型判别与预后
以GSE98320训练双基因模型logit(p)=0.259492?0.103523×z_LRBA+0.662075×z_TSPO，训练集AUC 0.680，验证集GSE76882 AUC 0.769；加入LRBA未显著优于单独TSPO。GSE21374中高评分组移植物存活更差，1/2/3年AUC为0.712/0.732/0.667。外周血GSE46474呈相同趋势但样本量小。
2.5 免疫激活关联
TSPO高表达与LRBA低表达均富集同种异体排斥、抗原加工提呈、NF-κB、TNF、Toll样受体等通路；CIBERSORT显示与γδ T细胞、活化CD4记忆T细胞及M0巨噬细胞比例相关。
2.6 单细胞表征
GSE189536分10类细胞，AR中T细胞、单核/巨噬细胞、NK细胞比例上升。TSPO与LRBA在单核/巨噬细胞中可检；虚拟敲除预测TSPO扰动影响HLA系列抗原提呈基因，LRBA扰动影响吞噬与核糖体及排斥相关通路。
2.7 小鼠模型验证
异体移植第7天H&E见炎性浸润与小管损伤；qPCR证实移植物Tspo上调、Lrba下调，与人体方向一致。
2.8 转录因子网络
预测共享转录因子8个，MYC与NFKB1在排斥中上调，且与TSPO正、LRBA负相关，可能为上游调控因子。
2.9 miRNA网络与2.10分子对接
分别构建共享miRNA网络与化合物对接假设，ONO-2952对TSPO、AJ2-30对LRBA结合分数较优，但仅为探索性假说。
讨论与结论浓缩
讨论指出，TSPO（线粒体外膜蛋白，曾称外周型苯二氮?受体）与LRBA（关联内体溶酶体稳态与免疫稳态）在AR中呈反向表达，且与单核/巨噬细胞抗原提呈、吞噬及T细胞信号相关。双基因模型判别力中等，LRBA增量价值未确立，TSPO单独更简洁。该特征与移植物存活相关，但受公开数据异质性、队列复用、单细胞样本少、未分TCMR/ABMR亚型及缺乏蛋白定位验证等限制。分子对接缺对照，不提示临床用药推荐。
结论翻译：
研究人员识别出一种与急性肾移植排斥及免疫激活相关的TSPO高表达/LRBA低表达模式。该模式在多个肾活检队列中一致，并在小鼠肾移植物qPCR中得到支持，外周血亦见相似趋势。较高双基因模型评分与较差移植物存活相关；细胞分析提示单核细胞/巨噬细胞与抗原提呈为后续研究重点。但LRBA相较TSPO未显著改善诊断区分。综上，研究支持将TSPO与LRBA作为候选生物标志物进一步评估，包括其在血液检测中的潜在应用及在肾移植受者免疫反应中的关联研究。
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