文摘目的 探索特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)的特征基因及靶向中药预测,为疾病机制研究及新药研发提供思路。方法 通过GEO数据库获取4个IPF相关芯片,挖掘差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)后进行基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析。利用机器学习方法从DEGs中筛选特征基因并做外部芯片验证,再进行免疫浸润分析,探索特征基因与免疫浸润的相关性。然后通过动物实验验证IPF的特征基因。基于特征基因在Coremine和TCMSP数据库中预测靶向中药及活性成分,通过Cytoscape 3.7.2构建网络图,并进行活性成分与IPF特征基因的分子对接验证。结果 在271个IPF的DEGs中共筛选出11个特征基因,外部芯片验证提示CDH3、MAOA、FNDC1、ITGBL1在IPF组呈高表达,而EPB41L5、FAM167A、MS4A15、SCARA3、CRTAC1、CCK、TSPAN7呈低表达,且受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线提示特征基因的准确性良好。免疫浸润提示特征基因可能与活化的记忆性CD4+T细胞和调节性T细胞等免疫细胞的浸润存在相关性。富集分析提示含胶原蛋白的细胞外基质、趋化因子信号通路和糖尿病并发症中的晚期糖基化终产物-晚期糖基化终产物受体(advanced glycation end products-receptor for advanced glycosylation end products,AGE-RAGE)信号通路等可能与IPF的发生发展密切相关。动物实验显示,IPF组小鼠肺组织CDH3、FNDC1、ITGBL1和MAOA的m RNA及蛋白表达水平均高于对照组,而SCARA3 m RNA及蛋白表达水平反之,差异具有统计学意义(P<0.05)。预测地骨皮、太子参与西红花等补虚药和活血药对IPF具有干预作用,符合中医对IPF“虚”和“瘀”的病机认识;槲皮素、β-谷甾醇与山柰酚等活性成分对IPF具有干预作用。分子对接显示中药活性成分与IPF特征基因具有较好的结合能力。结论 CDH3、MAOA、FNDC1、ITGBL1和SCARA3是IPF的潜在特征基因,地骨皮、太子参与西红花等是治疗IPF的潜在中药。
