基金项目: 国家自然科学基金项目(编号:82074090);安徽省教育厅重点项目(编号:2024AH052061、 2024AH040154)~~
作者:唐然;蒋格格;孟祥文;蔡政;金莉;项楠;张敏;贾晓益;
关键词:系统性红斑狼疮; 机器学习; 生物信息学; HERC5; 干扰素通路; 生物标志物;
DOI:10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2025.12.022
〔摘 要〕 目的 基于机器学习算法和结构生物学预测,筛选系统性红斑狼疮(SLE)的潜在生物标志物,揭示其作用机制,为 SLE诊断和治疗提供新靶点 。方法 利用随机森林(RF) 、极限梯度提升算法( XGBoost) 、支持向量机( SVM) 、最小绝对收缩和选 择算子(LASSO)4 种机器学习算法,分析基因表达综合数据库 GEO(数据集:GSE121239 和 GSE11907)中 SLE 患者基因表达数据,筛选关键标志物 。收集 SLE 患者外周血单个核细胞(PBMCs) , 采用 RT⁃qPCR 法检测差异基因的表达水平 。利用 GSEA 富集分析来确定生物标志物相关通路 。应用 CIBERSORT 免疫浸润分析和蛋白互作网络计算样本免疫细胞浸润丰度 。分析单细胞数据在免疫细胞中的基因表达特异性,并结合 AlphaFold3(AF3)预测相互作用关系 。结果 多种算法一起筛选出独特的标记基因 HERC5;多个数据集的表达分析显示,与正常组相比,HERC5 在 SLE 中高表达(P < 0. 05) , RT⁃qPCR 验证了相同的趋势(P = 0. 006 2) 。功能富集分析确定 SLE 中 HERC5 促进的主要途径为干扰素受体信号通路(P < 0. 05) 。免疫浸润分析显示HERC5 与免疫细胞密切相关(中性粒细胞:r = 0. 39 , P < 0. 05;记忆 B 细胞:r = 0. 33 , P < 0. 05;激活的树突状细胞:r = 0. 52 ,P < 0. 05) 。大多数 HERC5 相关相互作用蛋白与 SLE 相关,HERC5 及其相关基因的潜在转录因子也与免疫反应显著相关。结论 HERC5 基因是 SLE 重要的生物标志物,其可能通过干扰素通路促进 SLE 进展,为 SLE 诊断和治疗提供新靶点。