《Journal of Inflammation Research》：Screening and Preliminary Validation of Parthanatos-Related Key Genes in Asthma Using Transcriptomic and Machine Learning Approaches
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本研究通过整合转录组数据与机器学习方法，首次系统筛选出ANXA3、CEACAM6和CRISP3作为哮喘中parthanatos（PARP-1介导的程序性细胞死亡）的关键基因，揭示了其在免疫浸润、炎症通路及环境化合物相互作用中的核心作用，为哮喘的精准诊断和靶向治疗提供了新视角。
研究背景
哮喘是一种以慢性气道炎症和支气管高反应性为特征的常见呼吸系统疾病，全球患者约2.62亿，其中5%–10%表现为重症表型。尽管吸入性糖皮质激素（ICS）联合控制疗法广泛应用，部分患者仍疗效不佳。parthanatos作为一种新型PARP-1（Poly polymerase 1）依赖性程序性细胞死亡方式，在氧化应激和炎症反应中被激活，但其在哮喘中的作用尚未明确。
材料与方法
研究基于公共数据库中的哮喘转录组数据集（GSE69683和GSE134544），整合29个parthanatos相关基因（PRGs），通过差异表达分析、加权基因共表达网络分析（WGCNA）以及LASSO和Boruta机器学习算法筛选关键基因。利用人工神经网络（ANN）模型评估诊断效能，并通过RT-qPCR在临床样本中初步验证基因表达。
结果
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关键基因的筛选与验证
差异表达分析识别出50个差异表达基因（DEGs），WGCNA筛选出与parthanatos评分显著相关的tan模块（正相关）和magenta模块（负相关）。机器学习算法交叉验证后确定ANXA3、CEACAM6和CRISP3为关键基因。RT-qPCR结果显示，CEACAM6和CRISP3在哮喘患者外周血中显著上调（p< 0.05），而ANXA3未达统计学差异。
- 2.
诊断与功能分析
基于关键基因构建的ANN模型在训练集和验证集中均表现出色（AUC > 0.7）。基因集富集分析（GSEA）表明这些基因富集于补体/凝血级联、Toll样受体（TLR）信号通路、柠檬酸循环（TCA cycle）等炎症与代谢通路。上游调控分析提示Hippo和MAPK+PI3K通路可能调控关键基因的表达。
- 3.
免疫微环境特征
免疫浸润分析显示，哮喘组与对照组在初始B细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、静息肥大细胞和CD8+T细胞比例上存在显著差异。ANXA3表达与中性粒细胞浸润呈正相关（r= 0.31, p< 0.05），提示其可能参与中性粒细胞型哮喘的病理过程。
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调控网络与临床关联
m6A甲基化预测显示关键基因特定区域存在高甲基化倾向。调控网络分析识别出SRF、NFYA等共同转录因子（TFs）及17个miRNAs可能参与基因调控。疾病关联分析发现关键基因与肺损伤、肺部肿瘤等呼吸系统疾病显著相关，且与环境化合物如苯并芘（benzo(a)pyrene）和雌二醇（estradiol）存在相互作用。
讨论
本研究首次将CRISP3确定为哮喘相关基因，并深化了ANXA3和CEACAM6在parthanatos背景下的作用机制。CEACAM6可能通过加剧氧化应激诱导的parthanatos破坏上皮屏障，而CRISP3可能通过促进中性粒细胞活化及DNA损伤间接激活PARP-1通路。研究局限性包括临床样本量较小及缺乏功能实验验证。
结论
ANXA3、CEACAM6和CRISP3作为parthanatos相关关键基因，在哮喘的免疫调节和炎症通路中发挥重要作用，尤其CEACAM6和CRISP3展现出作为诊断生物标志物的潜力。未来需通过大样本表型分层和功能实验进一步明确其分子机制。
