银屑病与COVID-19共享基因特征及分子机制探索:转录组数据揭示I型干扰素信号通路的关键作用

《Mammalian Genome》:Exploration of shared gene signatures and molecular mechanisms between psoriasis and COVID-19: evidence from transcriptome data

【字体: 时间:2026年01月15日 来源:Mammalian Genome 2.7

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  本研究针对COVID-19感染或疫苗接种后银屑病新发或加重的临床现象,通过生物信息学方法分析银屑病与COVID-19的转录组数据,发现66个共同上调差异表达基因,筛选出OAS2、MX1、IRF7等8个枢纽基因,揭示两者共享I型干扰素信号通路和Th17/中性粒细胞免疫浸润特征,为共存疾病的治疗提供新靶点。

  
当全球COVID-19确诊病例突破6.39亿之际,临床医生注意到一个奇特现象:部分患者在感染SARS-CoV-2或接种疫苗后,皮肤上出现了银屑病特有的鳞屑性红斑,而原有银屑病患者似乎更易感染新冠病毒。这两种看似不相关的疾病——一种慢性免疫性皮肤疾病和一种急性呼吸道传染病,背后可能存在着深层的分子对话。
银屑病影响着全球0.5%-11.4%的人口,其发病机制涉及Th1、Th17、Th22等多种免疫细胞的异常活化。而COVID-19重症患者中也观察到类似的免疫紊乱特征,特别是Th17/IL-17轴的过度激活。更引人注目的是,I型干扰素(IFN-I)信号通路——这个抗病毒防御的核心环节,在两种疾病中都表现出异常活跃的状态。昆明医科大学第一附属医院皮肤性病科董荣静、杨璐慧等研究人员决定深入探索这一现象,他们的研究成果发表在《Mammalian Genome》期刊上。
研究人员采用多组学整合分析策略,从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库获取银屑病(GSE54456)和COVID-19(GSE162183)的转录组数据,通过差异表达分析、蛋白互作网络构建、免疫浸润评估和单细胞转录组测序等技术,系统揭示两种疾病的共享机制。
共同差异表达基因的筛选与功能分析
研究人员首先在COVID-19数据集发现277个差异表达基因(DEGs),其中266个上调;银屑病数据集发现1985个DEGs(1036个上调)。通过交叉比对,鉴定出73个共同DEGs,排除表达趋势相反的基因后,最终确定66个共同上调基因。
通路富集分析显示这些基因显著富集于甲型流感病毒信号通路、NOD样受体信号通路和冠状病毒病-COVID-19通路等。基因本体(GO)分析表明它们主要参与对病毒的反应、防御反应等生物过程。
枢纽基因的识别与验证
通过构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络,研究人员发现一个包含31个基因的核心模块。利用7种算法交叉验证,最终确定8个枢纽基因:OAS2、MX1、IRF7、RSAD2、OASL、IFIT1、IFIT3和ISG15。
这些基因在独立数据集(GSE152075、GSE157103用于COVID-19;GSE121212、GSE78097用于银屑病)中均得到验证,表达水平显著高于健康对照。受试者工作特征(ROC)曲线分析显示,这些基因在COVID-19中的曲线下面积(AUC)>0.7,在银屑病中AUC>0.9,表现出优秀的诊断价值。
免疫浸润与枢纽基因的关联
单样本基因集富集分析(ssGSEA)显示,COVID-19样本中21种免疫细胞浸润水平显著升高,银屑病样本中除肥大细胞和记忆B细胞外的大多数免疫细胞也增多。枢纽基因表达与中性粒细胞、Th17细胞等呈正相关。
单细胞水平的基因表达模式
在COVID-19患者鼻咽拭子的单细胞转录组数据中,枢纽基因主要在上皮细胞(特别是纤毛细胞和杯状细胞)中高表达。在银屑病皮损单细胞数据中,这些基因主要在角质形成细胞(特别是分化型和基底型角质形成细胞)中富集。
研究结论与意义
这项研究首次通过系统生物学方法揭示银屑病与COVID-19共享I型干扰素信号通路异常激活的分子特征。8个枢纽基因(OAS2、MX1、IRF7、RSAD2、OASL、IFIT1、IFIT3、ISG15)在两种疾病中均显著上调,且与中性粒细胞、Th17细胞等免疫细胞浸润密切相关。单细胞分析进一步表明这些基因在疾病特异性细胞群体(COVID-19的上皮细胞和银屑病的角质形成细胞)中活跃表达。
这些发现为理解COVID-19触发或加重银屑病的临床现象提供了分子解释:病毒感染可能通过激活I型干扰素通路,诱导干扰素刺激基因(ISGs)表达,进而促进Th17细胞活化和中性粒细胞浸润,最终导致皮肤炎症反应。靶向IFN-I/ISGs信号通路可能成为治疗银屑病与COVID-19共存患者的潜在策略。
研究的局限性在于依赖公共数据库的回顾性数据,缺乏实验验证和纵向观察。未来需要前瞻性队列研究和功能实验进一步证实这些发现。尽管如此,该研究为两种重要疾病的共同治疗靶点发现提供了有价值的方向。
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