细胞因子在记忆B细胞中的作用对儿童流感患者风险分层和治疗方案构建的影响：来自机器学习和多组学的见解

《Computational Biology and Chemistry》：Implications of cytokines in Memory B cell for risk stratification and therapeutic framework construction among Pediatric Influenza patents: insights from machine learning and multi-omics

儿童流感患者免疫特征与MYD88靶向治疗研究。通过整合3组外周血bulk数据和单细胞转录组数据，结合CIBERSORT、WGCNA及机器学习算法，发现MYD88作为记忆B细胞分布的核心细胞因子，其高表达与PI病理进程相关，并具有诊断价值。利用DGIDB数据库和分子对接验证Zanubrutinib对MYD88的靶向治疗潜力，同时通过共识聚类将患者分为2个分子亚组。

　　

张云霞|袁庆坤|张梦梦|韩冰|李建军|宁学聪

中国河北省邢台市邢台人民医院儿科重症监护室，邮编054000

摘要

目的

细胞因子风暴和记忆B细胞的失调会加重儿科流感（PI）患者的症状，并降低治疗效果。因此，深入理解细胞因子与记忆B细胞之间的相互作用可以为治疗儿科流感开辟新的途径。

方法

通过整合2个儿科流感患者的外周血转录组数据集（GSE29366和GSE42026），并运用CIBERSORT、WGCNA、Limma以及3种机器学习算法（RF、Lasso和SVM-RFE）进行整合生物信息学分析，我们发现了与记忆B细胞相关的差异表达细胞因子及其在儿科流感中的核心作用。随后，在上述2个数据集以及独立的儿科流感患者外周血转录组数据集（GSE50628）中评估了这些核心细胞因子的诊断潜力。此外，基于差异表达的细胞因子，我们利用共识聚类方法识别了儿科流感的分子亚群。同时，我们还分析了儿科流感患者的外周血转录组数据集（GSE42026）和单细胞转录组数据集（GSE243629）中的分子和免疫特征。最后，通过DGIDB数据库评估了针对这些核心细胞因子的治疗再利用潜力，并通过分子对接技术进行了验证。

结果

MYD88是一种上调表达的细胞因子，且是参与儿科流感发病机制的记忆B细胞相关核心因子，显示出良好的诊断潜力。此外，5种差异表达的细胞因子可以将儿科流感患者分为2个亚群。最后，Zanubrutinib被认为是针对MYD88治疗儿科流感的最佳候选药物。

结论

我们的研究首次表明，MYD88可以作为记忆B细胞相关因子，用于儿科流感的诊断和治疗。

引言

儿科流感（PI）仍然是一个重大的公共卫生挑战，对全球儿童和医疗系统造成了巨大负担（Wolf和Antoon，2023；Campbell等人，2020）。流感病毒是导致儿童发病率和死亡率的主要原因，儿童的年感染率明显高于成人（Flannery等人，2017）。儿科流感的临床影响不仅限于急性期，儿童常出现严重症状，如呼吸窘迫和胃肠道表现，并且并发症风险增加，如肺炎、继发性细菌感染，甚至在极少数情况下会导致死亡（Shen等人，2020）。来自包括美国在内的多个地区的最新流行病学数据强调了这一问题的紧迫性：仅在2024-2025季节，就有近280例与流感相关的儿童死亡病例，其中大多数患者存在基础疾病或疫苗接种不完全（Reinhart等人，2025）。此外，儿科流感的高发病率导致住院率上升和巨大的经济成本，这凸显了改进预防和治疗策略的必要性（Maier等人，2023）。最近的免疫病理学进展表明，免疫反应失调，特别是细胞因子风暴和异常记忆B细胞活动，在儿童重症流感的发病机制中起着关键作用（Shimizu，2024；Cooper等人，2024a）。越来越多的证据表明，细胞因子失调与B细胞记忆功能受损之间的相互作用不仅会加剧疾病严重程度，还可能导致儿科患者治疗反应和预后的差异（Mohn等人，2015）。然而，将这些现象联系起来的精确分子介质及其作为生物标志物或治疗靶点的潜在用途尚未完全明确。

在这项研究中，我们整合了儿科流感患者的外周血转录组数据集和单细胞转录组数据，利用整合生物信息学方法识别参与儿科流感发病机制的B细胞记忆相关细胞因子，并解析了相应的分子和免疫机制。我们发现MYD88是一种在先天免疫信号传导中起关键作用的适配蛋白，是儿科流感背景下与记忆B细胞分布相关的核心细胞因子，具有诊断和潜在的治疗价值。此外，我们还阐明了与记忆B细胞相关的细胞因子和儿科流感精准医学的亚群。最后，Zanubrutinib被确定为针对MYD88治疗儿科流感的候选药物。本研究的工作流程如图1所示。

数据集来源

我们通过R语言的GEOquery包从GEO数据库下载了3个儿科流感患者与正常对照组的外周血转录组数据集（GSE29366、GSE42026和GSE50628）（Davis和Meltzer，2007）。GSE29366包含12名健康对照组和19名儿科流感患者；GSE42026包含33名健康对照组和19名儿科流感患者；GSE50628包含10名健康对照组和10名儿科流感患者。此外，我们还下载了其他相关的外周血转录组数据。

儿科流感患者差异表达细胞因子的识别

对GSE29366数据进行标准化处理后，我们发现了864个上调表达基因和905个下调表达基因（图2A-C）。随后，我们将这些差异表达基因与细胞因子基因列表进行交集分析，确定了80个差异表达的细胞因子及其表达模式（图2D-E）。此外，还对这些差异表达细胞因子的分子和生物学功能进行了进一步分析（图2F）。

儿科流感患者相关记忆B细胞模块的识别

在GSE29366转录组数据集中，我们首先进行了CIBERSORT和WGCNA分析

讨论与结论

儿科流感仍然是一个重要的公共卫生问题，因其高发病率、潜在的严重并发症以及对医疗系统的经济负担（Mishra和Dehority，2021）。儿科流感的临床表现通常与成人不同，儿童症状更明显，且更容易发生继发感染（Shang等人，2018）。尽管疫苗接种和抗病毒治疗取得了进展，但在有效控制该疾病方面仍面临挑战

伦理声明

不适用。

资金信息

本研究未获得额外资助。

作者贡献声明

袁庆坤：研究设计、方法学、项目管理、初稿撰写、资源提供。张梦梦：研究设计、方法学、项目管理、初稿撰写。韩冰：研究设计、方法学、项目管理、初稿撰写。李建军：研究设计、方法学、项目管理、资源提供、初稿撰写。宁学聪：概念提出、数据整理、数据分析、监督、可视化、终稿撰写

利益冲突

作者声明没有利益冲突

致谢

不适用。

代码获取

本研究的相关代码未公开，但可根据相应作者的合理请求提供。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。