《Renal Failure》：Single-cell transcriptomics and machine-learning reveal M1 macrophage-driven progression from minimal change disease to focal segmental glomerulosclerosis
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本综述通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）与机器学习算法，系统阐明了M1巨噬细胞极化在微小病变肾病（MCD）向局灶节段性肾小球硬化（FSGS）进展中的核心作用。研究筛选出PTPRC、ACTR2、MYO1F、UBB、CSF1R和LYN六个关键基因，证实其通过协同激活NF-κB信号通路驱动M1表型转化，并构建出高精度疾病进展预测模型。该发现为肾病综合征的早期干预提供了新型生物标志物与潜在治疗靶点。
单细胞图谱解析
通过分析GSE213030（10例MCD患者）和GSE176465（24例FSGS患者）的单细胞转录组数据，研究团队成功构建了两种疾病的肾脏细胞图谱。在MCD样本中，利用UMAP可视化技术识别出足细胞（PODXL+）、免疫细胞（PTPRC+）、主细胞（AQP2+）、髓袢（SLC12A1+）、系膜细胞（FHL2+）和肾小管细胞（LRP2+）六大核心群体。FSGS样本的t-SNE分析则进一步揭示了髓系细胞（CD68+）、肌成纤维细胞（MYL9+）和T细胞（CD3D+）的特异性扩增。细胞群标记基因表达验证了注释准确性，为后续机制研究奠定了细胞生物学基础。
差异基因聚焦髓系细胞
基于GSE216841（MCD）和GSE129973（FSGS）的批量转录组数据，limma包差异分析显示：MCD差异基因主要富集于足细胞群，而FSGS的差异表达基因则显著集中于髓系细胞、肌成纤维细胞和T细胞群。基因集富集分析（GSEA）结果与病理特征高度吻合——MCD以足细胞病变为核心，FSGS则表现为典型的纤维化微环境。CellChat细胞通讯分析发现，MCD中免疫细胞通过APP-CD74受体-配体对向系膜细胞和足细胞传递强烈信号；FSGS中髓系细胞则通过MIF-(CD74+CXCR4)等通路与肾小管细胞形成密集网络，提示巨噬细胞介导的细胞间对话是疾病演化的关键环节。
巨噬细胞亚群重构
通过二次聚类从免疫细胞中分离出巨噬细胞亚群后，非负矩阵分解（NMF）算法将MCD和FSGS的巨噬细胞进一步划分为具有基因表达特征的功能亚型。在FSGS中，枢纽基因浸润阳性（Hub gene infiltration+）巨噬细胞亚群展现出更强的M1极化倾向（M1基因评分显著升高），且通过SCENIC转录因子调控网络分析发现SPI1、USF2和MEF2C_extended等转录因子被特异性激活。代谢通路分析显示该亚群除氮代谢和亚油酸代谢外，其他代谢活动普遍增强。细胞通讯强度分析表明，该亚群在MIF、SPP1、半乳糖凝集素等信号通路中起枢纽作用，显著促进髓系细胞与T细胞的炎症放大效应。
枢纽基因协同调控机制
通过巨噬细胞差异基因Venn分析及蛋白质互作（PPI）网络筛选，研究锁定PTPRC（CD45）、ACTR2（肌动蛋白相关蛋白2）、MYO1F（肌球蛋白1F）、UBB（泛素B）、CSF1R（集落刺激因子1受体）和LYN（酪氨酸激酶）六个核心基因。功能实验验证显示：在FSGS大鼠模型中，除UBB外其余基因mRNA表达均显著上调，且多色免疫荧光（mIF）技术证实其蛋白与M1标记物CD86存在空间共定位。基因互作网络分析揭示PTPRC可协同激活MYO1F、CSF1R和LYN，而UBB可能通过泛素化修饰调控ACTR2活性，形成正反馈环路。GO/KEGG富集提示这些基因通过调控FcγR介导的吞噬作用、细胞黏附分子和白细胞跨内皮迁移等通路，破坏细胞骨架结构并激活NF-κB信号级联反应。
机器学习预测模型构建
利用mlr3verse集成学习框架，研究在GSE216841和GSE129973合并数据集上训练了多种机器学习模型。朴素贝叶斯模型在内部验证中表现最优（AUC=0.71），并在独立验证集GSE219185上达到0.936的预测精度。模型特征重要性分析确认六个枢纽基因对MCD向FSGS转归具有显著预测价值，为临床早期识别高危患者提供了量化工具。
实验验证与临床意义
通过尾静脉注射嘌呤霉素氨基核苷（100 mg/kg）建立MCD大鼠模型，采用两步低剂量阿霉素（4 mg/kg + 3 mg/kg）诱导FSGS模型。qRT-PCR和免疫组化结果显示，FSGS组肾脏组织中PTPRC、ACTR2、CSF1R、MYO1F和LYN的转录及蛋白水平均显著高于MCD组和正常对照组。多色免疫荧光空间分析进一步揭示枢纽基因与CD86+M1巨噬细胞在肾小球硬化区域的共定位现象，从病理层面验证了生物信息学预测的可靠性。
该研究首次通过多组学整合策略描绘了MCD-FSGS进展的免疫微环境动态演化图谱，提出"FSGS炎症临界点"新假说：慢性MCD状态下，六基因环路激活可能推动NF-κB信号突破阈值，促使巨噬细胞介导的炎症反应向不可逆纤维化转化。研究成果为肾病综合征的精准防治理念提供了分子靶点与决策依据。
