客户新文速递 | 单细胞+蛋白组学共同揭示哮喘严重程度及特发性肺纤维化的预后生物标志物

今天跟大家分享一篇刚刚新鲜出炉的文章，利用两大热门组学共同揭示哮喘严重程度及特发性肺纤维化的预后生物标志物，文章标题：IL18R1-Related Molecules as Biomarkers for Asthma Severity and Prognostic Markers for Idiopathic Pulmonary Fibrosis。

哮喘是一种慢性呼吸道炎症性疾病，影响全球 3 亿多人。因此，开发能够准确预测疾病结果（预测生物标志物）和治疗反应早期标志物（监测生物标志物）用于治疗严重哮喘，并确定这些标志物是否可以早期识别预后不良的 IPF 患者至关重要。

Olink：哮喘患者24例VS健康对照29例

单细胞：数据库

1. Olink 哮喘炎症相关生物标志物分析

使用 Olink 分析对哮喘和健康对照组的 92 种炎症相关蛋白进行了评估。哮喘组和对照组之间共有52种炎症相关蛋白存在差异表达，其中哮喘组有50种上调，2种下调。其中，IL-18途径，包括IL-18、IL18R1、EN-RAGE (S100A12)、OSM 和 TNFSF14 在哮喘组中显着上调。作者后续进行了GO和KEGG分析，GO富集后发现，差异蛋白与炎症反应、细胞因子介导的信号通路相关。KEGG通路分析显示，这些差异蛋白与细胞因子−受体相互作用、也与TNF信号通路以及NF-κB信号通路密切相关。此外，PPI 网络也显示NF-κB信号通路得分较高，表明这些分子在哮喘中发挥重要作用。

2. 哮喘患者单细胞测序数据中炎症相关生物标志物

对8 名患有哮喘疾病患者的 scRNA 测序数据集进行了归一化、聚类和基因筛选。确定差异基因并对细胞进行注释。将差异基因与Olink差异表达炎症相关生物标志物进行交叉比对，鉴定出 7 种炎症相关生物标志物，包括 IL18 和 IL18R1。并且发现，IL18 和 IL18R1 主要在 MC 中表达，而MC是哮喘发展的主要效应细胞。同时作者探究了哮喘患者 BALF 中细胞间相作网络，发现 MC 和 CD 8⁺T 细胞之间的通讯增强。

3. IL18R1相关基因的功能富集分析

为了进一步探讨IL18R1在严重哮喘中的作用机制，作者进行GSEA分析，结果发现自然杀伤细胞介导的细胞毒性、TNF信号通路和C型凝集素受体信号通路在基因组中被激活，进一步表明涉及IL18R1的TNF信号通路在严重哮喘的发病机制中发挥着重要作用。之后通过韦恩图对差异基因和差异蛋白进行比较，确定了与IL18R1信号通路相关的4个基因。而后根据Olink数据集的曲线下面积（AUC）评估重叠基因的诊断效率，AUC范围为0.839至0.921。

4. IL18R1 作为 IPF 特征性哮喘标志物对预后和肺功能的影响

对IPF 患者BALF 中的 IL18R1、TNFSF1、OSM 和 S100A12 基因进行 K− M 生存分析，将IPF患者分为高表达组和低表达组。结果显示，IL18R1、TNFSF1、OSM和S100A12高表达的患者的生存时间明显短于低表达的患者。

在本研究中，作者利用单细胞转录组学和蛋白组学相结合的方式，明确了IL18R1 主要在 MC 中表达，也发现 MC 和 CD 8⁺T 细胞之间的通讯增强。未加控制或严重哮喘患者的血清、痰和 BALF 中 IL18R1 相关分子表达上调。这些分子对哮喘表现出很高的诊断功效，并且与较短的生存时间和较差的肺功能显着相关。这也表明，IL18R1相关分子可能是预测严重哮喘和肺纤维化的潜在生物标志物。