多组学研究揭示瓜蒌薤白半夏汤治疗慢性阻塞性肺疾病的关键基因

罗成; 叶远航; 覃琬婷

doi:10.13417/j.gab.045.000922

基因组学与应用生物学 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (4) : 922 -944. DOI: 10.13417/j.gab.045.000922

多组学研究揭示瓜蒌薤白半夏汤治疗慢性阻塞性肺疾病的关键基因

罗成, 叶远航, 覃琬婷

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摘要

基于孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析、网络药理学及多组学数据整合分析,系统筛选瓜蒌薤白半夏汤(Gualou Xiebai Banxia decoction, GLXBBX)治疗慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)的核心调控基因与关键细胞亚群,通过探索核心靶点所在的细胞亚群特征,揭示该方剂整体干预COPD的分子与细胞学作用机制。运用公共数据库获取COPD的转录组及单细胞RNA测序数据,通过差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)和加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)鉴定COPD相关基因。构建“中药-活性成分-靶点”网络,联合模块识别算法识别筛选GLXBBX-COPD核心基因,并对其进行功能富集分析。采用MR分析验证核心基因与COPD发病之间的因果关联,通过受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线与外部验证集评估因果基因的诊断效能;并利用分子对接、分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟及ADMETlab平台评估关键活性成分与靶蛋白的结合稳定性及毒理药代特征。通过DEGs、 WGCNA和拓扑算法,共筛选获得144个GLXBBX-COPD核心基因,显著富集于磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K-AKT)信号通路。单细胞及免疫浸润分析显示,m TOR在巨噬细胞中高表达且关联显著。MR证实m TOR与COPD发病具有显著因果关系, ROC曲线验证曲线下面积(area under the curve, AUC)为0.503。分子对接和分子动力学模拟证实GLXBBX核心成分(如维生素E和卡维丁等)能与m TOR稳定结合,鉴定m TOR和巨噬细胞是GLXBBX干预COPD的关键靶标及效应细胞,揭示了该方剂可能通过调控PI3K-AKT通路、下调m TOR以影响巨噬细胞极化,进而缓解COPD。该发现为GLXBBX的临床应用提供了理论依据。