类风湿关节炎与克罗恩病共同基因及免疫机制关联:生物信息学分析OA

背景:类风湿关节炎与克罗恩病是常见的自身免疫性疾病,临床研究发现这两种疾病可伴发,可能存在相关性,但目前尚无研究证明两者之间存在共同发病基因和免疫机制。目的:通过生物信息学及两种机器学习鉴定类风湿关节炎与克罗恩病共同基因和免疫机制之间的关联。方法:从GEO数据库(由美国国立医学图书馆开发的开放数据库)中检索获得类风湿关节炎与克罗恩病对应的训练数据集和验证集(研究已获得相关机构审查委员会批准),并进行统一整理,使用“limma”包分析类风湿关节炎、克罗恩病的差异表达基因。分别在类风湿关节炎与克罗恩病的训练集上应用加权基因共表达网络分析识别疾病相关模块,取交集初步筛选基因集,同时进行GO、KEGG分析。通过蛋白质互作网络及MCODE算法识别出20个基因集,分别在类风湿关节炎与克罗恩病的训练集上应用LASSO回归和随机森林两种机器学习算法独立筛选各自疾病的关键特征基因。取类风湿关节炎与克罗恩病筛选结果交集,获得共有的潜在关键基因,通过验证集验证准确度确定核心基因。对核心基因与浸润免疫细胞进行CIBERSORT免疫浸润等功能分析,确定核心基因与类风湿关节炎、克罗恩病的相关性。结果与结论:类风湿关节炎有2516个差异基因,克罗恩病有281个差异基因。通WGCNA、蛋白互作网络和2种机器学习算法取交集后得到3个核心基因,半胱天冬酶1(CASP1)、三联基序21(TRIM21)及蛋白酶体亚基10(PSMB10)。富集分析显示两种疾病与抗原的加工和呈递、内质网膜腔面和多种免疫球蛋白结合相关;3个核心基因在两种疾病验证集的表达趋势与训练集一致。免疫细胞浸润分析显示,巨噬细胞(M0、M1)和中性粒细胞在类风湿关节炎与克罗恩病中的表达均显著增高,说明中性粒细胞可能在类风湿关节炎和克罗恩病发病机制中起重要作用。该研究不仅增进了对两种重要自身免疫病共性的认知,更重要的是为中国研究人员在新靶点的发现与验证、新型诊疗技术的开发以及转化医学研究模式应用等方面提供了宝贵的借鉴意义和具体的指导路径。