Identifying Common Diagnostic Biomarkers and Therapeutic Targets between COPD and Sepsis: A Bioinformatics and Machine Learning Approach
Notice bibliographique
Résumé
Xinyi Li,1,* Yuyang Xiao,1,* Meng Yang,1 Xupeng Zhang,1 Zhangchi Yuan,1 Zaiqiu Zhang,1 Hanyong Zhang,2 Lin Liu,1 Mingyi Zhao1 1Department of Pediatrics, The Third Xiangya Hospital of Central South University, Changsha, Hunan, 410013, People’s Republic of China; 2Development of Novel Pharmaceutical Preparations, Changsha Medical University, Changsha, 410219, People’s Republic of China*These authors contributed equally to this workCorrespondence: Mingyi Zhao, Department of Pediatrics, Third Xiangya Hospital of Central South University, Changsha, Hunan, 410013, People’s Republic of China, Email zhao_mingyi@csu.edu.cn Lin Liu, Department of Pediatrics, Third Xiangya Hospital of Central South University, Changsha, Hunan, 410013, People’s Republic of China, Email liulin602243@csu.edu.cnBackground: Evidence suggests a bidirectional association between chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and sepsis, but the underlying mechanisms remain unclear. This study aimed to explore shared diagnostic genes, potential mechanisms, and the role of immune cells in the COPD-sepsis relationship using Mendelian randomization (MR) and bioinformatics approaches, while also identifying potential therapeutic drugs.Methods: Two-sample MR analysis was performed using genome-wide association data to assess genetically predicted COPD and sepsis. Immune cell-mediated effects were quantified using a two-way two-sample MR analysis. Differential expression gene (DEG) analysis and weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) were used to identify common genes. Functional enrichment analyses were conducted to explore the biological roles of these genes. LASSO and SVM-RFE algorithms identified shared diagnostic genes, which were evaluated using receiver operating characteristic (ROC) curves. Immune cell infiltration was analyzed with CIBERSORT, while transcription factor (TF) and miRNA networks were constructed using NetworkAnalyst. Drug predictions were made using DSigDB, and molecular docking validated potential drugs.Results: Three immune cell types were identified as mediators between COPD and sepsis, with genetically predicted effects mediated by these cells at rates of 6.5%, 12.8%, and 3.9%. A total of 33 overlapping genes were identified, and AIM2 and RNF125 were highlighted as key diagnostic genes. Immune infiltration analysis revealed dysregulated monocyte, macrophage, plasma, and dendritic cells. Regulatory network analysis identified nine key co-regulators. Ten potential drug targets were identified, with seven validated via molecular docking.Conclusion: AIM2 and RNF125 may serve as diagnostic biomarkers, and identified immune cell subsets could mediate the COPD-sepsis connection, offering insights into potential therapeutic targets.Keywords: Mendelian randomization, comprehensive bioinformatics analysis, machine learning, molecular docking, chronic obstructive pulmonary disease, sepsis, immune cells, co-diagnostic genes, predictive drugs
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,005 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».