数据获取
从 GEO 下载 GSE65682(主队列)、GSE69528、GSE95233(验证)及 GSE217906(scRNA-seq)
经背景校正、分位数标准化后共 2805 个差异基因(|log2FC|>0.585,FDR<0.05)。
WGCNA 共表达网络
软阈值 β=10 构建无尺度网络, turquoise 模块与疾病状态相关性最强(r=-0.55,P=5×10⁻⁶⁴)。
CMGs 提取与交集分析
从 KEGG hsa04979 提取 156 个胆固醇代谢基因(CMGs),与 DEGs 及 turquoise 模块取交集,得到 4 个候选基因:VDAC1、VDAC2、LDLRAP1、LIPA。
机器学习筛选 Hub 基因
SVM-RFE + LASSO 双算法交叉验证。
最终保留 了3 个基因(VDAC1/VDAC2/LDLRAP1),多队列 ROC-AUC 达 0.972(内部)与 0.868/0.984(外部),SHAP 显示各基因贡献均衡。
单基因 GSEA & 免疫浸润
解析 Hub 基因相关通路及免疫微环境变化。
VDAC1/2 高表达富集核糖体、TCA 循环等代谢通路;LDLRAP1 与肠道免疫、Th17 分化相关;三基因均与多种免疫细胞浸润水平显著相关。
NMF 分子分型
依据 CMGs 表达将脓毒症患者分层,探索预后差异。
k=2 最优,分为 Cluster1(免疫抑制+代谢重编程)与 Cluster2;Cluster1 28 天生存显著差(log-rank P=0.014)。
机器学习预后模型
利用分型差异基因预测 28 天死亡风险。
集成 101 种算法,StepCox[both]+plsRcox 最优。
训练集 C-index=0.86,测试集=0.70;高低风险组生存曲线显著分离。
单细胞转录组分析
定位 Hub 基因表达及关键细胞亚群。
63 637 个细胞→25 群→10 大类;CD14⁺CD163⁺ 单核细胞在脓毒症显著扩增,伪时间分析处于终末分化位置,胆固醇代谢通路显著激活(NES=1.69,P=0.01)。
CellChat 细胞通讯
解析 CD14⁺CD163⁺ 亚群如何重塑免疫微环境。
该亚群与 T 细胞间通讯强度在脓毒症显著增强,主要配体-受体对涉及炎症与代谢调控。
SMR 孟德尔随机化
从eQTLGen数据库和GWAS数据库中获取基因组数据,检验 Hub 基因表达与脓毒症发病的因果性及药物靶点潜力。
仅 VDAC2 显著(β=-0.222,P=0.042,HEIDI=0.715),提示其高表达降低发病风险;无多效性证据,PheWAS 未见显著副表型,安全性良好。
统计与可视化
确保结果稳健可重复。
R 4.4.3 完成,双侧 P<0.05 为显著;多队列、多算法交叉验证降低过拟合风险。