《Functional & Integrative Genomics》：Integrative transcriptomic analysis and experimental validation identify GPR97 and PROK2 as novel genes upregulated in acute myocardial infarction
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急性心肌梗死（AMI）是全球重大健康负担。当前诊断依赖高敏心肌肌钙蛋白（hs-cTn）存在疾病特异性不足及无法揭示上游分子与免疫机制等局限。研究人员旨在通过整合多数据集分析与实验验证，鉴定AMI中稳健的核心基因及其功能网络。研究人员从GEO获取3个外周血转录组
急性心肌梗死（AMI）是全球重大健康负担。当前诊断依赖高敏心肌肌钙蛋白（hs-cTn）存在疾病特异性不足及无法揭示上游分子与免疫机制等局限。研究人员旨在通过整合多数据集分析与实验验证，鉴定AMI中稳健的核心基因及其功能网络。研究人员从GEO获取3个外周血转录组数据集（GSE60993、GSE61144、GSE97320），使用limma鉴定差异表达基因（DEGs）并提取共有DEGs，通过ROC曲线评估诊断效能，利用GO、KEGG及GSEA进行功能注释，采用CIBERSORT分析免疫浸润，并在H9C2细胞氧葡萄糖剥夺（OGD）模型中以RT-qPCR和Western blot验证关键基因。结果显示8个核心基因在AMI外周血中一致上调，诊断准确度均高（AUC>0.80），富集于免疫炎症通路；GSEA鉴定脂联素信号、白细胞跨内皮迁移及胰岛素信号3条激活通路，ACSL1、MMP9、PYGL为关键驱动；免疫分析示中性粒细胞增多、γδ T细胞减少，8基因均与中性粒细胞浸润正相关；OGD模型确认GPR97、PROK2、ALPL、PADI4特异上调。该整合计算与实验研究鉴定了AMI高价值诊断核心基因，首次验证新基因GPR97、PROK2在心肌缺血中特异上调，并将其纳入代谢、免疫与保护通路病理网络，为新型诊断与治疗靶点奠定基础。
研究背景方面，急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction, AMI）作为全球重大健康威胁，当前临床以高敏心肌肌钙蛋白（high-sensitivity cardiac troponin, hs-cTn）结合心电图为金标准，但hs-cTn对心肌损伤高度敏感却缺乏疾病特异性，在心肌炎、心衰、肺栓塞及重症感染中亦可升高，且作为坏死后标志物难以揭示AMI启动与演进中的上游分子机制及免疫炎症微环境动态。外周血转录组学虽产生海量差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）数据，但既有研究多依赖单队列“孤立”分析，缺乏跨数据集严格筛选的核心基因，后续验证又偏重已知基因，新发现基因沉寂于“验证荒漠”。为此，研究人员构建从多队列整合挖掘到实验验证的闭环，系统鉴定跨队列稳健的AMI核心基因并阐明其生物学功能与临床意义。该研究发表于《Functional 》期刊，通过整合生物信息学与体外实验完成证据链。
主要关键技术方法方面，研究人员从GEO数据库检索“acute myocardial infarction”“peripheral blood”“Homo sapiens”，按含AMI患者与健康对照人外周血全基因组表达芯片的纳入标准，下载GSE60993（17例AMI/7例对照）、GSE61144（7例AMI/10例对照）、GSE97320（3例AMI/3例对照）三个独立数据集；以R语言limma包（P<0.05且|log2FC|≥1）鉴定DEGs并取三集交集；用clusterProfiler行GO与KEGG富集（FDR<0.05），以GSEA（FDR<0.05）判整体表达谱通路激活；借CIBERSORT基于LM22特征集反卷积22种免疫细胞浸润并以Spearman相关关联核心基因；以H9C2大鼠心肌细胞氧糖剥夺（Oxygen-Glucose Deprivation, OGD）模型（无血清低糖厌氧12小时）经RT-qPCR与Western blot验证候选基因转录及蛋白水平。
研究结果部分，第一小节“Identification of eight commonly upregulated differentially expressed genes”通过三数据集limma差异分析与Venn交集，获GSE60993（51上/11下）、GSE61144（137上/41下）、GSE97320（377上/109下）DEGs，交集得8个一致上调基因（ACSL1、MMP9、PYGL、PADI4、ALPL、MANSC1、PROK2、GPR97），无一致下调基因，热图证实跨集表达分离。第二小节“Expression patterns and diagnostic performance evaluation of the core genes”条形图显示8基因在AMI组显著高表达（P<0.05），三集ROC曲线AUC均>0.80，定义为潜在核心基因。第三小节“Functional and pathway enrichment analysis”中GO富集指向白细胞介导免疫、脂多糖应答、先天免疫调控、细胞因子产生正向调控及急性炎症等生物过程，细胞组分集中于三级颗粒（tertiary granules）、分泌颗粒腔等，分子功能为免疫受体活性；KEGG各集富集炎症相关通路但无三者共有；GSEA跨三集显著激活脂联素信号（adipocytokine signaling）、白细胞跨内皮迁移（leukocyte transendothelial migration）、胰岛素信号（insulin signaling）三通路，其leading-edge基因ACSL1、MMP9、PYGL恰属8核心基因。第四小节“Peripheral blood immune cell infiltration patterns in AMI and their association with core genes”经CIBERSORT量化显示AMI外周血中性粒细胞比例显著升高（P<0.01）、γδ T细胞降低（P<0.05），Spearman相关示8核心基因表达均与中性粒细胞浸润丰度显著正相关（P<0.05）。第五小节“In vitro H9C2 cell OGD model confirms upregulation of ALPL, PADI4, GPR97, and PROK2”中RT-qPCR（β-actin及GAPDH双内参归一）示OGD后ALPL、PADI4上调（P<0.05），PROK2、GPR97强烈上调（P<0.001），MANSC1无变化；Western blot半定量确认ALPL、GPR97、PADI4、PROK2蛋白升高，MANSC1不变，ACSL1/PYGL/MMP9因既往充分报道未测。
讨论部分总结，研究人员指出8核心基因嵌入AMI代谢-免疫-内源保护系统网络：MMP9驱动白细胞跨内皮迁移解释中性粒浸润，其抑制可减梗死面积；PYGL上调关联胰岛素信号紊乱致急性肝胰岛素抵抗，葡萄糖-胰岛素-钾疗法具心肌保护；脂联素信号激活（CTRP9、leptin）反映内源保护。免疫层面中性粒经S100A8/A9-TLR4-NLRP3-IL-1β轴应急髓系生成，具早期损伤与后期修复双重性，γδ T细胞减少或为组织招募所致；PADI4介中性粒细胞胞外诱捕网（Neutrophil Extracellular Traps, NETs）形成，ALPL（组织非特异碱性磷酸酶TNAP）经抑制AMPK增强TGF-β1/Smad促纤维化，二者皆涉病理重塑。已知基因ACSL1（血小板微囊泡转运致心肌铁死亡）、MMP9（多态性与预后相关）、PYGL（单核细胞糖酵解相关）获独立研究支撑。新基因PROK2在持续缺血OGD模型上调，不同于缺血再灌注（I/R）中H/R模型下调，提示其表达具损伤模型依赖性——持续缺血为早期应激代偿，再灌注阶段降解或AKT/mTOR抑活；GPR97首获心肌缺血特异上调实验确认。结论部分翻译：通过整合多数据集分析，本研究鉴定出一组在AMI患者外周血中稳健上调的核心基因，这些基因具高诊断价值并共同勾勒涵盖代谢、免疫及内源保护通路的系统病理网络；研究首次以体外模型实验确认GPR97与PROK2在心肌缺血损伤中的特异上调，并揭示其与AMI后中性粒主导免疫重塑密切相关，为理解AMI系统病理机制提供新视角，并为开发新型诊断与靶向治疗策略建立关键分子基础。
