《Brain and Behavior》：Peripheral lncRNA–IL1RAP Dysregulation in Schizophrenia: A Multi-Omics Bridge Between Immunity and Diagnosis
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为探索精神分裂症外周免疫失调，寻找潜在的诊断标志物，研究人员开展了一项针对外周血长链非编码RNA（lncRNA）的多组学研究。他们发现了与CCR3和IL1RAP基因座相关的两个lncRNA（lncRNA-CCR3和lncRNA-IL1RAP）在患者中出现失调，构建的二元模型在内部验证中显示出良好的区分能力（AUC=0.933），并通过单细胞测序（scRNA-seq）将相关信号定位于单核/巨噬细胞。这项研究为理解精神分裂症的免疫病理机制和开发外周血生物标志物提供了新线索。
精神分裂症（Schizophrenia, SCZ）是一种严重的精神疾病，病因复杂，给全球健康带来了沉重的负担。目前临床诊断仍主要依赖症状评估，缺乏客观的生物学指标。越来越多的研究将目光投向了外周免疫系统，认为其功能失调是精神分裂症病理过程的重要一环。在这个背景下，作为分子“信使”的长链非编码RNA（Long non-coding RNA, lncRNA）进入了研究者的视野。它们不编码蛋白质，但广泛参与基因表达的调控，在多种疾病中表现出异常。更重要的是，部分调控通路在大脑和外周血液中是共享的，使得易于获取的外周血lncRNA可能成为窥探中枢神经系统病理变化的“窗口”。然而，如何从纷繁复杂的转录组变化中，找到稳定、可靠且与疾病机制密切相关的核心lncRNA信号，并将其与具体的免疫细胞功能联系起来，是当前研究面临的关键挑战。
为了回答这些问题，来自国内多所机构的研究团队在《Brain and Behavior》上发表了一项研究。他们旨在通过整合多组学数据，系统探索精神分裂症外周免疫紊乱的lncRNA特征，评估其诊断潜力，并在单细胞分辨率下解析其功能背景。
为了开展这项研究，研究人员综合运用了多种关键技术。首先，他们采集了50名首发或未用药的精神分裂症患者和50名匹配健康对照者的外周血白细胞（PBL）样本，进行高通量RNA测序（RNA-seq）。通过严格的生物信息学分析，识别出差异表达的lncRNA和信使RNA（mRNA）。其次，他们从公共数据库整合了来自10个研究的44名健康供体的外周血单个核细胞（PBMC）单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，构建了一个参考图谱，用于定位关键信号所在的细胞类型，但这部分数据仅用于表达定位而非疾病比较。接着，他们通过定量实时聚合酶链式反应（qRT–PCR）在一个独立的小队列中对关键候选lncRNA进行了实验验证。为了评估诊断潜力，研究者构建了一个基于两个候选lncRNA的逻辑回归模型，并使用重复的10折交叉验证进行评估。此外，研究还采用了加权基因共表达网络分析（WGCNA）来识别与疾病状态相关的基因表达模块，并进行了基因集富集分析（GSEA）以探索差异基因涉及的生物学通路。
研究结果
3.1 总体表达结构与样本异质性
对全局lncRNA表达谱的分析显示，精神分裂症患者样本的表达异质性明显高于健康对照，表明患者间存在较大的个体差异。而不同的临床亚型（如偏执型、未分化型、残留型）并未在表达谱上形成独立的聚类。
3.2 差异表达揭示lncRNA特征与广泛的mRNA变化
与对照组相比，研究人员在精神分裂症患者的外周血白细胞中鉴定出23个差异表达的lncRNA和434个差异表达的mRNA。其中，位于CCR3基因座的TCONS_00134168（后称lncRNA–CCR3）表达上调，而位于IL1RAP基因座的TCONS_00138311（后称lncRNA–IL1RAP）表达下调。通过整合健康供体的PBMC单细胞参考图谱，研究发现与IL1B/IL1RAP/HSF1相关的信号在单核/巨噬细胞（mono/macro）区室中最为显著。
3.3 表达共变关联
在样本层面，两个关键lncRNA与众多mRNA存在稳定的表达共变关系。lncRNA–CCR3与五个mRNA呈强正相关，而lncRNA–IL1RAP则表现出更复杂的模式，与部分mRNA正相关，与另一部分负相关。这为将它们作为后续建模的输入提供了依据。
3.4 qRT–PCR验证与单细胞定位
在独立的小样本队列中，qRT–PCR验证了lncRNA–CCR3的上调和lncRNA–IL1RAP的下调，与RNA-seq发现的方向一致。进一步的序列分析预测，热休克因子1（HSF1）等转录因子可能调控lncRNA–IL1RAP的表达。在健康参考的单细胞图谱中，IL1B、IL1RAP和HSF1在单核/巨噬细胞中高表达，并且表达较高的单核/巨噬细胞亚群也显示出更高的精神分裂症相关差异mRNA基因集活性。
3.5 双lncRNA模型的诊断性能
基于这两个表达方向相反的lncRNA，研究人员构建了一个逻辑回归模型。在RNA-seq发现队列中，该模型通过交叉验证展现出强大的区分能力，曲线下面积（AUC）达到0.933。但在独立的小型qRT–PCR验证队列中，其性能有所下降且不确定性增加（AUC=0.656），这主要受限于外部验证的样本量较小。
3.6 通路富集分析揭示关键生物学主题
对与失调lncRNA共变且差异表达的mRNA进行通路富集分析，揭示了几个核心的生物学主题。正性富集的通路涉及突触相关功能和解毒/氧化还原稳态，而负性富集的通路则集中在细胞质翻译、RNA加工等基础生物合成过程。在京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路网络中，研究识别出包括受体酪氨酸激酶-细胞外信号调节激酶（RTK–ERK）信号、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）相关通路、免疫共刺激信号等模块。特别值得注意的是，包含IL1RAP的白细胞介素-1（IL-1）/IL-1受体信号分支（与JNK和p38丝裂原活化蛋白激酶通路相关）反复出现，提示IL1RAP相关的炎症信号是外周血中的一个重要特征。
3.7 共表达网络分析
通过WGCNA分析，研究者发现lncRNA–IL1RAP被分配到一个与诊断状态呈强负相关的基因共表达模块（绿色模块）中，表明它处于一个与疾病密切相关的协同表达程序中。而lncRNA–CCR3则位于一个与诊断无关的模块，提示其可能是一个更特异的转录本水平的变化。在mRNA网络中，IL1RAP本身也被分配到一个在患者中表达降低的模块中。
结论与讨论
这项研究通过整合外周血白细胞批量RNA-seq、健康供体PBMC单细胞参考图谱和生物信息学注释，勾勒出了精神分裂症中免疫相关的lncRNA转录景观。研究核心在于鉴定了两个候选lncRNA：映射到CCR3和IL1RAP基因座的lncRNA–CCR3和lncRNA–IL1RAP。它们在病例对照中表现出相反方向的一致性变化，并通过qRT–PCR在独立队列中得到初步验证。由此构建的双lncRNA模型在内部交叉验证中显示出优异的区分性能，为开发一种紧凑的外周血生物标志物框架提供了概念验证。然而，在小型外部验证集中性能的衰减和不确定性也明确指出，任何将其作为生物标志物的解释都仍是探索性的，亟需更大规模、多中心的研究进行验证。
从生物学意义上看，lncRNA–IL1RAP的下调及其与IL1RAP的共定位，将研究指向了白细胞介素-1（IL-1）信号通路，该通路在神经炎症和精神分裂症病理中已被反复讨论。IL1RAP作为IL-1、IL-33和IL-36受体复合物的共同受体，连接着多条炎症信号通路。其表达改变可能影响炎症反馈调节的平衡。另一方面，lncRNA–CCR3的上调则可能与趋化因子介导的外周免疫激活模式有关。通路富集分析进一步揭示了与疾病相关的多轴生物学背景，包括RTK-ERK和PI3K-AKT等与神经可塑性和代谢相关的核心信号轴，以及免疫共刺激信号。
尤为重要的是，单细胞表达定位将IL1B、IL1RAP和HSF1信号主要锚定在单核/巨噬细胞区室，这为在外周血中观察到的IL-1相关特征提供了合理的细胞背景。大量既往研究也表明，单核/巨噬细胞在精神分裂症中表现出促炎表型，并且外周来源的单核细胞系巨噬细胞可能在大脑“高炎症”亚型中积累，参与神经炎症和突触修剪。本研究在健康参考图谱中的发现与此模型相符。
当然，研究也存在若干局限性，例如批量RNA-seq与单细胞数据来源的细胞类型不完全对等、单细胞数据仅用于健康对照的定位、外部验证样本量小、以及未排除所有混杂因素等。因此，未来的研究方向应包括在更大规模的多中心队列中进行独立验证，开展匹配的单细胞或单核测序以更精确地反映样本的细胞组成，并通过CRISPR干扰或小干扰RNA等实验手段，对HSF1/IL1RAP这一推测的调控轴进行直接的功能验证，以明确其在疾病中是上游调控因子还是下游结果。
总而言之，这项研究提出了一个连接精神分裂症外周免疫失调与潜在诊断可能性的、以IL1RAP为中心的lncRNA特征框架。它不仅为理解疾病的免疫病理机制提供了新的多组学视角，也为未来开发客观、易获取的外周血生物标志物奠定了重要的前期基础。将这一初步发现转化为可靠的转化医学主张，还需要后续更深入的功能机制探索和更严格的临床验证。
