与高海拔缺氧环境下有丝分裂灾难相关的生物标志物的鉴定与验证

《Hereditas》：Identification and validation of biomarkers associated with mitotic catastrophe in high-altitude hypoxia

　　

摘要

背景

高海拔缺氧（HAH）可能导致不良反应，如耳鸣和气压伤，但有丝分裂灾难（mitotic catastrophe，简称MC）在HAH中的作用尚未被报道。本研究探讨了与MC相关的生物标志物在HAH中的作用。

方法

从公共数据库中检索了与HAH相关的数据集和与MC相关的基因（MC-RGs）。筛选了HAH组与对照组之间的差异表达基因（DEGs），并将DEGs与MC-RGs之间的重叠基因确定为候选生物标志物。通过三种机器学习方法、接收者操作特征曲线分析（receiver operating characteristic curve analysis）和表达验证来识别生物标志物。构建了一个用于诊断评估的诺模图（nomogram）。进行了功能富集（functional enrichment）、免疫浸润（immune infiltration）、调控网络（regulatory network）和药物预测（drug prediction）分析，并通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）验证了生物标志物的表达。

结果

DIAPH1和MDM4被证实为与HAH相关的生物标志物，该诺模图的诊断能力优异（曲线下面积=0.929）。这些生物标志物在氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）等通路中共同富集。DIAPH1与静息NK细胞的浸润呈正相关，而MDM4与M2巨噬细胞的浸润呈负相关。建立了一个转录因子–mRNA–miRNA网络，其中USF2和GATA2共同作用于这两种生物标志物。某些药物（如rescinnamine）能够靶向MDM4USF2和GATA2的表达显著下调（P值均<0.01），这与生物信息学结果一致。

结论

DIAPH1和MDM4是有效的HAH相关生物标志物。本研究为HAH的预防和治疗提供了新的见解。