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南京大学用【机器学习+SHAP】助力【单细胞+孟德尔】,常见思路轻松发文,纯生信赶紧用起来!

2026-05-30 18:01:03

前言

听说有朋友在苦恼自己的研究机制不够丰富？那这篇纯生信文章你可一定要看看，这联合思路做的可是相当全面了！

这是南京大学团队发表在J Cell Mol Med上的文章，他们研究的是泛酸单核细胞在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）发病机制中的作用。选题上，本文创新的将代谢因素考虑在了ARDS的研究中，这也为其治疗提供了新的靶点，很具有临床意义。

而在思路上，研究更是将单细胞（scRNA）、孟德尔随机化（MR）、机器学习、SHAP等多种生信方法系统的结合在了一起，利用MR从遗传角度揭示因果关系，scRNA从单细胞水平上揭示细胞变化，二者结合揭示机制更全面。而机器学习+SHAP的创新结合，不仅能构建具有良好性能的诊断模型，还找到了最重要的诊断预测因子，也为临床应用提供了有力工具。

文章整体的设计思路是比较容易理解的，想复现或者定制个性化分析思路的宝子请关注小羊，小羊帮你解决。科研路上要是遇到难题都可以来咨询～我们团队能提供思路设计、生信分析、课题设计和标书评估等服务，助力你的科研之路！

文献解读

标题：单核细胞泛氧酸介导保护在急性呼吸窘迫综合征中的遗传与多组学见解

发表时间：2025.10

研究背景

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种严重且发病机制复杂的疾病，新兴证据凸显了代谢因子的潜在作用，尽管其具体机制尚未完全明了。本研究采用孟德尔随机化（MR）和多组学方法，探讨血浆代谢物、免疫细胞谱与ARDS风险之间的因果关系。

研究方法

1.MR分析：研究通过IVW分析鉴定与ARDS风险有因果关系的代谢物，并揭示了它们发生主要富集的代谢途径。

2.scRNA分析：评估了ADRS患者和正常组之间细胞组成变化，并重点对ADRS患者中不同类型的细胞进行了基因集富集分析。此外，研究还通过细胞间通讯分析和伪时间轨迹分析进一步揭示了单核细胞亚群相关的动态状态和细胞间通讯模式。

3.转录组分析：对高、低泛酸合成单核细胞亚群进行差异分析识别DEGs，并通过GO分析揭示了主要富集的途径，同时还揭示了各免疫相关标志物表达水平的变化。

4.构建机器学习诊断模型：研究先通过LASSO分析筛选核心基因，随后利用CatBoost、NGBoost和XGBoost三种算法分别构建诊断模型，根据AUC值选择性能最优的模型。

研究结果

1.代谢组MR分析发现泛酸与CoA生物合成通路异常

通过孟德尔随机化(MR)分析1400种血浆代谢物，研究发现17种代谢物与ARDS风险存在显著因果关系。代谢通路富集分析显示，泛酸(pantothenate)和CoA生物合成通路是最显著富集的通路(p<0.05)。其中泛酸水平下降(OR=0.6540)和中间代谢物5-乙酰氨基-6-氨基-3-甲基尿嘧啶水平降低(OR=0.6581)与ARDS风险降低相关，表明泛酸生物合成通路的调控可能是对抗ARDS的保护性反应。

2.ARDS患者单核细胞中泛酸合成显著增加

单细胞转录组分析显示，ARDS患者外周血单核细胞(PBMC)中单核细胞比例显著升高。通过KEGG代谢基因集评分发现，与其他主要细胞类型相比，单核细胞表现出最显著的泛酸和CoA生物合成通路上调。泛酸作为辅酶A(CoA)的前体，其合成增加反映了ARDS状态下单核细胞对CoA的需求增加，提示细胞生物能量学或信号传导的改变。

3.单核细胞亚群的细胞间通讯特征与轨迹分析

通过和谐算法(harmony algorithm)对单核细胞进行重新聚类，发现高泛酸合成单核细胞与普通髓系祖细胞在胰岛素抵抗和破骨细胞分化通路中存在差异性的相互作用。细胞间通讯网络分析显示，高泛酸合成单核细胞通过TNF-TNFRSF1A通路增强信号传导。伪时间轨迹分析揭示了单核细胞亚群的发育起源和动态状态，表明向增加泛酸合成的代谢重编程可能与影响ARDS病程的独特功能和信号特征相一致。