糖尿病视网膜病变区室特异性免疫、内皮与纤维化程序：一项整合性多队列转录组学研究

《Biology》：Compartment-Specific Immune, Endothelial, and Fibrotic Programs in Diabetic Retinopathy: An Integrative Multi-Cohort Transcriptomic Study

　　

增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)具有分子异质性，但免疫富集型与内皮富集型转录模式是否在不同视网膜区室中重现仍不清楚。研究人员整合了五个公开的人类转录组数据集，并将PhysioNet CDED作为探索性临床背景单独分析。GSE307925作为发现队列；GSE245561和GSE165784提供独立的单细胞跨队列评估；GSE94019提供CD31富集的内皮评估；GSE160306提供全视网膜疾病谱背景化分析。在GSE307925中，CD31-low与CD31-high样本强烈分离(PC1 61.5%；精确置换p = 0.0013)，且在所有12次留一分析及TMM归一化下分离均得以保留。在两个单细胞队列中，发现队列来源的CD31-low特征定位于髓系细胞，CD31-high特征定位于内皮细胞，见于全部9例PDR供体(各自精确符号检验p = 0.00195)；纤维化/细胞外基质(ECM)重塑核心定位于基质/周细胞，见于全部9例供体。在GSE94019中，纤维化/ECM重塑程序在PDR中升高(p = 0.0028；q = 0.0084)，且在调整独立周细胞谱系评分后仍与PDR相关(β = 1.473，95% CI 0.758–2.189；p < 0.001)。在GSE160306中，发现队列来源的CD31-low程序与晚期DR/糖尿病性黄斑水肿(DME)呈名义相关(β = 0.306，95% CI 0.026–0.585；p = 0.032；q = 0.085)。这些发现支持区室依赖性分子富集，而非固定的二元患者亚型。

糖尿病视网膜病变区室特异性免疫、内皮与纤维化程序的整合多队列转录组学研究解读

糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病的重大微血管并发症，可从非增殖期视网膜异常进展为威胁视力的糖尿病性黄斑水肿(DME)和增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)。PDR以病理性视网膜新生血管为特征，可并发玻璃体出血、纤维血管膜形成、牵拉及视网膜脱离。尽管血管内皮生长因子(VEGF)是病理性血管生成的核心，抗VEGF治疗也显著改善了临床管理，但应答不完全和持续性纤维血管疾病表明VEGF信号通路无法完全解释晚期DR的生物学复杂性。视网膜是由内皮细胞、周细胞、胶质细胞、神经元及免疫细胞组成的多细胞神经血管组织，这促使DR的概念从纯粹的血管疾病转向神经血管单元疾病。McCann等通过分析玻璃体切除标本中CD31阳性细胞，发现终末期PDR存在分子异质性：部分标本免疫细胞富集(CD31-low)，另一些以内皮细胞为主(CD31-high)，并提出PDR可能包含免疫介导病理性血管清除或持续内皮功能障碍等不同生物学形式。单细胞研究亦显示PDR纤维血管膜中存在内皮、炎症和基质等多种细胞区室。然而，这些程序能否在不同视网膜区室间重现、能否在整块视网膜组织中检测到，尚不明确。为此，研究人员采用整合多队列分析框架，系统评估并扩展了免疫-内皮模型，论文发表于《Biology》。

研究为公开去标识人类数据集的整合性二次分析。共整合五个公共转录组数据集：GSE307925为发现队列(12例PDR样本)；GSE245561与GSE165784为独立单细胞跨队列评估(共9例PDR供体)；GSE94019为CD31富集内皮评估(9例PDR纤维血管膜与4例非糖尿病视网膜内皮对照)；GSE160306为全视网膜疾病谱背景(79例样本)。关键技术方法包括：主成分分析与精确标签置换检验；留一法与TMM归一化敏感性分析；基于抗VEGF未治疗亚集一致性筛选的治疗一致特征构建；供体水平伪bulk区室定位分析；Benjamini-Hochberg多重检验校正；供体聚集稳健标准误回归。

3.1 GSE307925中CD31-low与CD31-high分离对样本排除和替代归一化稳健
在发现队列中，基于5000个最可变基因的无监督