单细胞测序和机器学习技术发现SLC25A45和CADM1是脑出血中脂质代谢的关键调控因子

《European Journal of Medical Research》：Single-cell sequencing and machine learning identify SLC25A45 and CADM1 as key regulators of lipid metabolism in intracerebral hemorrhage

　　

摘要

目的

脑内出血（ICH）后的继发性损伤是患者死亡和残疾的主要原因。其机制涉及多种代谢过程的紊乱，其中脂质代谢与细胞损伤密切相关。本研究旨在通过关注脂质代谢来识别ICH的候选生物标志物。

方法

使用单样本基因集富集分析（ssGSEA）在单细胞水平上评估了脂质代谢活性。随后通过将差异表达分析与多种机器学习算法相结合来鉴定关键生物标志物。通过富集分析、调控网络构建、细胞间通信和药物预测系统地表征了这些生物标志物的功能特性。最后，对大鼠脑组织进行了逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）和Western blot实验，以验证关键生物标志物的表达情况。

结果

在scRNA-seq数据中鉴定了属于8种细胞类型的15个细胞亚群。神经元来源的受损/死亡细胞表现出最活跃的脂质代谢基因表达。溶质转运蛋白家族25成员45（SLC25A45）和细胞粘附分子1（CADM1）被进一步确定为ICH中脂质代谢的关键生物标志物。基因集富集分析（GSEA）显示这两个基因具有不同的功能关联：CADM1主要与代谢过程相关，而SLC25A45与蛋白酶体活性、免疫信号通路以及主要神经退行性疾病的发病机制显著相关。这两种基因的高表达和低表达都表现出广泛的细胞间通信。通过构建基因调控网络，发现v-rel禽网状内皮组织病毒癌基因同源物A（RELA）和CCCTC结合因子（CTCF）是这两个关键生物标志物的共同转录因子（TFs），长非编码RNA（lncRNAs），包括核斑点组装转录本1（NEAT1）和转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1），与CADM1具有密切的调控关系。基于关键生物标志物的药物敏感性预测表明，盐酸万古霉素和硫酸锌可能是治疗ICH的潜在药物。

结论

SLC25A45和CADM1是ICH期间脂质代谢的关键生物标志物，是进一步研究的有望候选对象。