克罗恩病中超增强子相关基因的诊断与预后价值及免疫调控机制研究

　　本研究通过生物信息学分析鉴定出PAQR5、IFITM3、PSMB8和IRF1作为克罗恩病（CD）的新型诊断生物标志物，并构建了高精度诊断列线图（AUC>0.99）。这些基因涉及免疫调节（如细胞因子受体互作、蛋白酶体通路）和细胞功能调控，为CD的分子分型（Cluster1/2）及个性化治疗提供新视角。

　　

背景

克罗恩病（Crohn’s Disease, CD）是一种慢性炎症性肠病（IBD），其发病机制涉及遗传、免疫和环境因素的多重交互作用。超增强子（Super-Enhancers, SEs）作为一类调控基因转录的关键元件，在疾病发生中扮演重要角色，但其在CD中的具体作用尚未明确。本研究旨在从转录组学角度探索超增强子相关基因（SERGs）作为CD生物标志物的诊断潜力及分子机制。

材料与方法

研究从GEO数据库获取CD转录组数据集（GSE102133和GSE75214），并联合SEA和SEdb数据库筛选出735个SERGs。通过差异表达分析、蛋白质互作网络（PPI）、最大团中心性（MCC）算法及机器学习方法（LASSO回归和随机森林）筛选关键基因。采用受试者工作特征（ROC）曲线和列线图（Nomogram）评估诊断效能，并通过基因富集分析（GSEA）、免疫浸润分析（CIBERSORT算法）和实验验证（免疫组化与RT-qPCR）深化机制探索。

结果

差异表达SERGs的鉴定与功能分析

共鉴定出53个差异表达SERGs（DE-SERGs），富集分析显示这些基因显著参与免疫应答、细胞分化及代谢通路（如Ⅱ型糖尿病和碳代谢）。

生物标志物的筛选与验证

通过PPI网络和机器学习筛选出PAQR5、IFITM3、PSMB8和IRF1作为核心生物标志物。它们在训练集和验证集中均表现出卓越诊断效能（AUC值分别为0.988、0.973、0.959和0.940），联合构建的列线图AUC高达0.991。实验验证证实IFITM3、PSMB8和IRF1在CD组织中显著高表达，而PAQR5低表达。

免疫微环境特征

CD样本中M0巨噬细胞、M1巨噬细胞、活化树突状细胞和中性粒细胞浸润显著升高，而 na?ve B细胞、M2巨噬细胞、CD8⁺ T细胞和调节性T细胞（Tregs）减少。IRF1与M1巨噬细胞呈强正相关（cor=0.81），IFITM3与CD8⁺ T细胞负相关（cor=-0.62）。

分子机制与通路分析

GSEA揭示生物标志物涉及细胞因子-细胞因子受体互作、蛋白酶体（Proteasome）和细胞周期等通路。亚型分析将CD分为Cluster1和Cluster2，两者在免疫细胞组成和通路活性（如KRAS信号抑制、糖酵解通路激活）方面存在显著差异。

靶向药物预测

构建miRNA-mRNA调控网络，发现hsa-miR-21-3p、hsa-miR-26b-5p等可同时调控多个生物标志物。药物预测提示槲皮素（Quercetin）、白藜芦醇（Resveratrol）等可能通过抑制炎症反应和氧化应激发挥治疗作用。

讨论

本研究系统揭示了SERGs在CD中的诊断价值和免疫调控作用。PAQR5可能通过非经典孕酮信号影响上皮屏障功能，IFITM3和IRF1参与干扰素应答及巨噬细胞极化，PSMB8则通过蛋白酶体复合物调控NF-κB炎症通路。这些基因的异常表达共同促进了CD的免疫紊乱和慢性炎症。列线图和亚型分类为临床个性化诊疗提供了新工具，而靶向药物预测为后续治疗开发指明了方向。

结论

PAQR5、IFITM3、PSMB8和IRF1作为CD的潜在生物标志物，不仅具有高诊断价值，还深度参与免疫微环境调控和疾病异质性形成。本研究为CD的分子分型、机制解析及精准治疗策略奠定了理论基础。