脓毒症引发的宿主免疫紊乱是造成患者高死亡率的关键原因，开展相关机制研究对优化临床诊疗意义重大。近日，中国科学院北京基因组研究所 (国家生物信息中心) 雷红星研究员在 Biomedicines 发表研究成果。研究整合五类特征基因构建复合标志物组合，基于转录组数据明确了脓毒症特征性免疫表达模式，证实该套基因指标可用于监测机体免疫紊乱、评估治疗应答，同时能有效预判 ICU 患者预后，为脓毒症的免疫调控与分层诊疗提供了新方向。

• 研究过程与结果

团队在既往感染相关研究基础上，筛选出 NDrG、ISGa、GBPs、HLAd 四组经典特征基因，并结合脓毒症免疫细胞损伤的病理特点，新增 LYMd 基因集，共同组建五联基因检测组合，各基因集组成如下：

NDrG 基因集：S100A12、CD177、HP、ANXA3、ARG1

ISGa 基因集：IFI27、RSAD2、IFI44L、ISG15、IFITM3

GBPs 基因集：GBP1、GBP2、GBP3、GBP4、GBP5

HLAd 基因集：HLA-DRA、HLA-DRB1、HLA-DMA、HLA-DMB、HLA-DPA1

LYMd 基因集：CD4、CD8A、CD79A、CD27、KLRF1、FCER1A

1. 脓毒症中标志物基因集的表达紊乱

研究利用 GSE228541 数据集开展验证，结果显示 NDrG、HLAd、LYMd 可有效区分脓毒症患者与健康人群。脓毒症患者普遍表现为 NDrG 表达激活，HLAd 与 LYMd 表达受到抑制。

图1. 脓毒症中各标志物基因集的表达特征。

2. 与高炎症反应的关联

高炎症状态是脓毒症不良预后的重要危险因素。依托 GSE236892 数据集分层分析发现，相较于低炎症患者，高炎症组NDrG表达显著上调，HLAd、LYMd 表达明显下调，该规律在不同性别亚组中均成立。结合 CRP (C 反应蛋白)  分层队列 GSE184039 进一步证实，炎症水平与上述基因表达模式高度相关，GBPs 表达抑制也与高炎症存在关联。PCA 分析也表明，这三类基因集是区分炎症表型的核心指标。

图2. 不同炎症水平患者的标志物基因集表达特征。

3. 应用于治疗效果的监测

鉴于这套基因组合与机体高炎症反应相关，因此可应用于临床疗效监测。在 GSE131411 脓毒性休克队列中，分别于入 ICU16h 内 (T1)、48h (T2)、第 7 天 / 出院前 (T3) 连续检测。随 SOFA 器官评分 (Sequential Organ Failure Assessment序贯器官衰竭评分) 好转，NDrG 显著下调、HLAd 与 LYMd 明显上调，实现了免疫紊乱的有效逆转；而干扰素相关基因表达无统一变化规律。

图3. 治疗后基因表达紊乱得到纠正。

由于患者个体存在差异，治疗效果因人而异。GSE110487数据集将脓毒性休克患者分为治疗有效组与无效组，在入 ICU 时 (T1) 和 48h 后 (T2) 检测。有效组 HLAd、LYMd 回升幅度明显优于无效组。基线 NDrG 更低的患者更易获得良好治疗应答。

图4. 不同治疗反应下的败血症患者标记基因集的表达模式。

4. 与 ICU 脓毒症患者临床预后的关联性

该基因组合基线表达还可评估脓毒症患者预后。GSE185263 数据显示，患者普遍存在 NDrG 上调、HLAd 与 LYMd 下调，死亡组异常程度更高，且 GBPs 表达显著降低。基因表达越接近正常水平，生存概率越高。

采用公式NDrG-HLAd＜1.50可筛出 75% 存活患者，无假阳性；常规 SOFA 评分＜8 仅能检出 60% 幸存者，存在误诊。而两项指标联用可检出 90% 存活病例。相关性分析：NDrG 与 SOFA 评分中度正相关，HLAd、LYMd 与 SOFA 轻度负相关，ISGa、GBPs 和 SOFA 无明显相关。

图5. 标志物基因集表达水平、SOFA 评分与脓毒症患者预后的相关性。

• 研究总结

本研究系统探究了脓毒症状态下 5 类宿主免疫相关基因集的表达变化。脓毒症患者普遍出现NDrG 表达上调、HLAd 与 LYMd 表达受抑的特征；高炎症反应与 NDrG 高表达、HLAd 及 LYMd 低表达密切相关。经临床干预后，上述基因表达紊乱可发生逆转，该现象在治疗有效患者中尤为显著。患者入 ICU 时基线NDrG‑HLAd 差值可精准甄别 75% 的存活患者且无假阳性，该指标联合 SOFA 评分后，幸存者检出率提升至 90%，假阳性率仅 3.5%。综上，NDrG、HLAd 可为脓毒症免疫干预提供重要参考，后续仍需开展更多研究和更大样本进一步验证该类免疫标志物的临床应用价值。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2227-9059/14/3/617

• Biomedicines 期刊介绍

主编：Felipe Fregni, Harvard Medical School, USA

期刊主题涵盖人类健康和疾病的所有方面，如疾病的发病机制、转化医学、纳米医学、基因疗法、细胞疗法、生物制品、生物医学研究中的生物材料、天然生物活性分子、生物相似物、靶向特异性抗体以及重组治疗蛋白等。目前期刊已被 SCIE、Scopus 和 PubMed 等数据库收录。

2025 Impact Factor：4.5

2025 CiteScore：7.8

Time to First Decision：18.2 Days

Acceptance to Publication：2.8 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/Biomedicines

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