关键词:
圆锥角膜
自噬相关基因
诊断模型
生物标志物
免疫浸润
摘要:
目的:圆锥角膜(keratoconus,KTCN)是最常见的退行性角膜病之一,可明显影响视力甚至导致失明。本研究基于自噬相关基因(autophagy-related genes,ARGs)的特征和诊断模型的构建,确定KTCN的潜在生物标志物,并探索它们与KTCN中免疫浸润细胞的相关性。
方法:从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)下载数据并从Gene Cards和分子签名数据库(The Molecular Signatures Database,MSigDB)检索ARGs。利用limma包识别差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)并与ARGs取交集得到自噬相关差异表达基因(autophagy-related differential expression genes,ARDEGs),通过蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络分析获得关键基因。基于这些关键ARDEGs进行功能富集分析,以探索它们的潜在生物学功能,并通过最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归分析构建KTCN诊断模型。此外,本研究使用CIBERSORTx和ssGSEA分析KTCN患者和对照组免疫细胞浸润丰度之间的差异及它们与关键基因的相关性,以揭示潜在的调控途径。最后,使用验证数据集以及KTCN患者和健康个体的血液样本验证了关键基因的表达水平。
结果:本研究鉴定了12个关键ARDEGs,其中9个基因(BAG3,BNIP3,CFTR,DDIT3,HMOX1,IL6,PLIN2,TGFB1,UBC)在KTCN患者和正常组之间存在显著差异。基于LASSO风险评分开发了列线图,校准曲线评估该模型具有良好的诊断性能(C指数为0.961)。CIBERSORTx和ssGSEA分析显示,KTCN患者中M2巨噬细胞和γδT细胞的比例较高。根据qRT-PCR数据,KTCN患者和健康对照组的DDIT3和BINP3表达水平支持生物信息学分析的结果。
结论:本研究确定了五种(CFTR、PLIN2、DDIT3、BAG3和BNIP3)可能作为KTCN诊断生物标志物和诊断模型,并确定了关键基因与免疫微环境之间的关联,为识别和管理KTCN提供了新的视角。