清洗过的数据,像一片被月光照亮的深海。
苏晚坐在工作站前,看着屏幕上滚动的主成分分析图。两千个样本,两万个基因的表达量,在经过标准化、校正批次效应、去除混杂因素后,被压缩到二维平面上。每一个点代表一个病人,颜色代表临床结局——绿色是无症状或轻症,黄色是普通型,橙色是重型,红色是危重型。
图上,绿色和黄色的点混杂在一起,像春天里随意撒下的草籽。但橙色和红色的点,却隐隐有聚拢的趋势,在二维平面的右上象限,形成一小片暗沉的云。
苏晚的心脏轻轻一跳。她放大了那片区域,仔细看。十七个点,十个重型,七个危重型。他们的基因表达谱,在某些通路上,呈现出一致性的上调或下调。
她点开其中一个危重型病人的数据。男性,五十八岁,有高血压病史。入院时氧饱和度只有百分之八十八,迅速发展为ARDS(急性呼吸窘迫综合征),在ICU住了三十七天,最终带着肺纤维化出院。他的基因表达谱显示,I型干扰素通路显著抑制,而炎症小体通路和相关促炎因子则异常活跃。
“干扰素反应不足,炎症风暴过度。”苏晚低声自语,手指快速敲击键盘,调出这个病人在急性期的免疫组学数据。果然,干扰素诱导的蛋白表达水平极低,而IL-6、TNF-α等炎症因子则飙到正常值的几十倍。
她又点开另一个重型病人,女性,三十六岁,无基础病。临床病程类似,但炎症反应没那么剧烈。她的基因表达谱里,I型干扰素通路是正常的,但一个与抗原提呈相关的基因簇表达显著下调。
苏晚一个一个看过去,在笔记本上快速记录。十七个重症病人,基因表达谱各有差异,但都指向同一个方向——免疫应答的失衡。要么是抗病毒的第一道防线(干扰素)太弱,要么是后续的炎症反应失控,要么是免疫细胞的协调出了问题。
这印证了之前的一些假设,但并不新鲜。领域内早已有类似报道。苏晚要做的,是找到那个隐藏的、遗传层面的“开关”,来解释为什么这些人,在面对同样病毒时,会启动这样失衡的免疫应答。
她切回主成分分析图,目光落在那片暗沉的云上。然后,她打开了与这些样本匹配的全基因组关联分析结果。
数据像瀑布一样在屏幕上展开。几百万个单核苷酸多态性位点,与重症结局的关联P值。苏晚设置了一个相对宽松的阈值,筛选出前一百个最相关的位点。然后,她将这些位点映射回基因组,标注它们所在的基因、功能区域、以及与已知生物学通路的关系。
屏幕上的基因列表快速滚动。大部分是免疫相关基因,HLA区域,细胞因子受体,信号通路分子……苏晚快速浏览,心里那点隐约的期待,慢慢沉下去。没有惊喜,都是已知的、与免疫应答相关的基因。
但就在她准备关闭页面时,列表最底部的一个基因,让她停了下来。
SIGLEC-14。
一个唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素。它不属于经典的抗病毒或促炎通路,而是一个调节性受体,主要表达在中性粒细胞和单核/巨噬细胞上,功能是识别“自我”和“非我”的糖基化模式,参与免疫耐受的维持。
苏晚对这个基因有些印象。之前有研究报道,SIGLEC-14的某些等位基因与慢性阻塞性肺病的易感性有关,但机制不明。在病毒感染领域,几乎无人关注。
她点开这个位点的详细信息。是一个内含子区的单核苷酸多态性,在重症病人中,一个特定的等位基因频率显著升高。P值虽然没达到全基因组显著性水平,但在校正多重检验后,依然在阈值边缘徘徊。
更重要的是,这个位点与基因表达存在强烈的数量性状位点效应。携带高风险等位基因的病人,SIGLEC-14在单核细胞中的表达水平,比其他人低了近一半。
苏晚盯着屏幕,大脑飞速运转。SIGLEC-14表达降低,意味着免疫细胞表面的“自我识别”信号减弱。这可能导致免疫系统对“非我”信号(比如病毒)的反应阈值降低,更容易出现过度的炎症反应。同时,也可能影响免疫细胞对感染组织的“清理”效率,导致损伤持续。
一个调节性的、与免疫耐受相关的基因,表达量降低,与重症新冠相关。这听起来合理,但也……太间接了。相关性不等于因果。表达量降低,是原因,还是重症状态导致的结果?这个遗传变异,如何通过影响SIGLEC-14表达,最终导致免疫失衡和重症结局?
她需要更多的证据。
苏晚深吸一口气,重新坐直。她调出这十七个重症病人中,携带高风险等位基因的十个样本,单独分析他们的免疫组学和代谢组学数据。她想看看,在SIGLEC-14低表达的背景下,他们的免疫系统,到底发生了什么。
手指在键盘上飞舞,一行行代码生成,运行。屏幕上的图表不断更新。主成分分析,差异表达分析,通路富集分析,网络分析……