摘要
本研究整合转录组与单细胞转录组数据,结合机器学习方法,探索SLE免疫衰老相关的关键生物标志物,构建诊断模型,并解析其在免疫微环境与细胞互作网络中的潜在机制,为疾病早期诊断与靶向治疗提供新依据。
从GEO数据库获取SLE血液转录组数据及外周血单细胞数据,基于衰老与免疫相关基因集,通过差异表达分析与三种机器学习算法(LASSO、SVM-RFE、XGBoost)筛选核心标志物,利用ROC曲线与表达量验证进行交叉验证,并构建列线图诊断模型。在单细胞层面开展细胞注释、细胞通讯及ReactomeGSA富集分析。
差异表达与交集分析获得8个SLE免疫衰老候选基因,经机器学习交叉验证锁定ATM与XAF1为核心标志物,二者在训练集与验证集中均表现良好诊断效能。基于ATM与XAF1构建的列线图模型在训练集与验证集中AUC分别为0.965与0.897,决策曲线显示较高临床净获益。免疫浸润分析发现7种免疫细胞在对照组与SLE组间存在显著差异,其中记忆B细胞、M1型巨噬细胞、单核细胞等在SLE中上调,Naive B细胞、静息NK细胞、静息树突细胞下调。相关性分析显示,ATM与初始B细胞正相关,与记忆B细胞负相关;XAF1与M1型巨噬细胞、记忆B细胞正相关,与初始B细胞负相关。单细胞分析表明,SLE状态下XAF1在单核细胞、Naive B细胞、效应CD8⁺ T细胞、NK细胞、pDC等多种免疫细胞中表达上调,ATM表达则未见明显变化;其中单核细胞XAF1表达量最高,被定义为核心功能细胞。细胞通讯分析显示,MHC-I、MHC-II及MIF等信号通路在SLE中异常活跃,单核细胞发挥重要调控作用。富集分析提示髓系细胞亚群在抗微生物应答、细胞周期进程、脂肪酸氧化、电化学信号传导及炎性信号通路中存在显著功能分化,与其在抗原呈递、炎症调控及免疫监视中的角色相吻合。
本研究系统鉴定ATM与XAF1为SLE免疫衰老关键标志物,构建了高诊断效能的列线图模型,并首次揭示单核细胞是关键基因发挥功能的主要细胞载体,为SLE早期识别与靶向干预提供了新的分子依据。
