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中华细胞与干细胞杂志(电子版)

中华细胞与干细胞杂志(电子版) ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (01) : 12 -19. doi: 10.3877/cma.j.issn.2095-1221.2025.01.002

论著

肾移植术后BKV 肾病免疫细胞浸润及关键基因分析
唐敏英1,2, 邬绿莹3, 陈津3, 路君1,2, 吴仲秋4,†()   
  1. 1. 350025 福州，福建医科大学福总临床学院 （第九〇〇医院）福建省移植生物学重点实验室
    2. 350025 福州，福建医科大学福总临床学院 （第九〇〇医院）基础医学实验室
    3. 570311 海口，海南医科大学第二附属医院临床医学研究所
    4. 350025 福州，福建医科大学福总临床学院 （第九〇〇医院）超声诊断科
  • 收稿日期:2024-11-19 出版日期:2025-02-01
  • 通信作者: 吴仲秋
  • 基金资助:
    第九〇〇医院临床应用研究课题 (2020L28)福建省移植生物学重点实验室 (2014SZ001)

Transcriptomic analysis of immune cell infiltration and key genes in BKV nephropathy post-renal transplantation

Minying Tang1,2, Lvying Wu3, Jin Chen3, Jun Lu1,2, Zhongqiu Wu4,†()   

  1. 1. Fujian Provincial Key Laboratory of Transplantation Biology，the 900th Hospital，Fujian Medical University，Fuzhou 350025，China
    2. Laboratory of Basic Medicine，the 900th Hospital，Fujian Medical University，Fuzhou 350025，China
    3. Institute of Clinical Medicine，the Second Affiliated Hospital of Hainan Medical University，Haikou 570311，China
    4. Department of Ultrasound，the 900th Hospital，Fujian Medical University，Fuzhou 350025，China
  • Received:2024-11-19 Published:2025-02-01
  • Corresponding author: Zhongqiu Wu
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引用本文：

唐敏英, 邬绿莹, 陈津, 路君, 吴仲秋. 肾移植术后BKV 肾病免疫细胞浸润及关键基因分析[J/OL]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2025, 15(01): 12-19.

Minying Tang, Lvying Wu, Jin Chen, Jun Lu, Zhongqiu Wu. Transcriptomic analysis of immune cell infiltration and key genes in BKV nephropathy post-renal transplantation[J/OL]. Chinese Journal of Cell and Stem Cell(Electronic Edition), 2025, 15(01): 12-19.

目的

本研究旨在分析肾移植术后BKV 肾病免疫细胞浸润情况及关键基因。

方法

从GEO 数据库中获取17 例肾移植后肾组织活检微阵列芯片数据，通过PCA 降维分析、差异表达分析、富集分析、PPI 网络构建与关键基因筛选以及免疫细胞浸润分析等方法并利用wilcoxon 秩和检验和Spearman 相关性分析等统计学方法，探讨BKV 肾病免疫细胞浸润的模式和关键基因，并进一步通过外部数据集GSE75693 进行验证。

结果

研究发现，BKV 肾病活检样本与正常肾移植活检样本和BKV 血症肾组织活检样本在基因表达模式上表现出明显的分离。免疫细胞浸润分析揭示了BKV 相关肾病中的免疫细胞特征，特别是浆细胞、静息肥大细胞、调节性T 细胞和活化NK 细胞比例降低 （P ＜ 0.05），而静息CD4 记忆T 细胞、记忆B 细胞、活化CD4 记忆T 细胞以及静息NK 细胞比例升高 （P ＜ 0.05）。差异表达基因的识别、GO 与KEGG分析以及PPI 网络构建与Hub 基因筛选，揭示了KIF11、DLGAP5、CDK1、CDC20、BUB1、ASPM、KIF20A、BUB1B、TOP2A 和NUSAP1 等关键基因与特定免疫细胞类型的浸润比例呈现出不同程度的相关性 （|r|≥ 0.483，P ＜ 0.05），这些关键基因在BKV 肾病活检样本中表达均上调（|log2 fold change| ≥1，P ＜ 0.001）。外部数据集验证结果显示，TOP2A、CDC20 以及KIF20A 在BKV 肾病活检样本中上调 （P ＜ 0.05）。

结论

本研究揭示BKV 肾病的免疫细胞浸润模式和分子特征，为理解BKV 肾病的发病机制提供新的视角，并可能为未来的治疗策略提供潜在的靶点。

关键词: BK 病毒, 免疫细胞浸润, 肾移植, BK 病毒性肾病, 转录组学

Objective

This study aims to analyze immune cell infiltration and key genes of in BKV nephropathy after renal transplantation based on transcriptomics.

Methods

We obtained microarray chip data from 17 renal tissue biopsies after renal transplantation from the GEO database.Through PCA dimensionality reduction analysis， differential expression analysis， enrichment analysis，PPI network construction and key gene screening， as well as cell infiltration analysis， combined with statistical methods such as the Wilcoxon ran-sum test and Spearman correlation analysis， we explored the patterns of immune cell infiltration and key genes in BKV nephropathy. The findings were subsequently validated through the external dataset GSE75693.

Results

The study found that biopsy samples from BKV nephropathy showed a distinct separation in gene expression patterns compared to normal renal transplant biopsy samples and BKV viremia renal tissue biopsy samples. Immune cell infiltration analysis revealed immune cell characteristics in BKV-related nephropathy， with significantly reduced proportions of plasma cells， resting mast cells， regulatory T cells， and activated NK cells （P ＜ 0.05）， while the proportions of resting CD4 memory T cells， memory B cells， activated CD4 memory T cells， and resting NK cells were significantly increased （P ＜ 0.05）. Identification of differentially expressed genes， GO and KEGG analyses， and PPI network construction with hub gene screening revealed that key genes such as KIF11， DLGAP5， CDK1， CDC20， BUB1， ASPM，KIF20A， BUB1B， TOP2A， and NUSAP1 showed varying degrees of correlation with the infiltration proportions of specific immune cell types （|r| ≥ 0.483， P ＜ 0.05）. The expression of these key genes was upregulated （|log2 fold change| ≥ 1， P ＜ 0.001）. Validation results from the external dataset showed that TOP2A， CDC20， and KIF20A were significantly upregulated in BKV nephropathy biopsy samples （P ＜ 0.05）.

Conclusion

This study reveals the immune cell infiltration patterns and molecular characteristics of BKV nephropathy， providing new insights into the pathogenesis of BKV nephropathy and potential targets for future therapeutic strategies.

Key words: BK virus, Immune cell infiltration, Renal transplantation, BK virus nephropathy, Transcriptomics
表1 样本类型统计
活检组织 类型活检样本数量（GSE47199） 活检样本数量（GSE75693）
正常肾移植 11 30
BK 病毒血症 3 /
BK 病毒肾病 3 15
图1 不同样本组基因表达谱的PCA 分析
图2 不同组活检样本中免疫细胞浸润的比较 注：a 图为不同样本中免疫细胞浸润比例；b 图为不同条件下活检样本中免疫细胞浸润比例，*P ＜ 0.05，**P ＜ 0.01，***P ＜ 0.001，ns 为差异无统计学意义
图3 不同组别差异表达基因火山图 注：a 图为BKV 血症肾移植活检样本与正常移植肾活检样本对比差异表达基因；b 图为BKV 相关肾病活检样本与正常移植肾活检样本对比差异表达基因；c 图为BKV 相关肾病活检样本与BKV 血症肾移植活检样本差异表达基因
图4 BKV 肾病中差异表达基因的GO 和KEGG 富集分析 注：a 图为KEGG 富集分析参与BKV 相关肾病进展的潜在分子机制；b 图为GO 富集BP 分析BKV 相关肾病进展差异表达基因与相关信号通路；c 图为GO 富集MF 分析BKV 相关肾病进展差异表达基因的分子功能；d 图为GO 富集CC 分析BKV 相关肾病进展差异表达基因在细胞中的表达定位
图5 BKV 相关肾病特征分子的PPI 网络与关键基因 注：a 图为BKV 相关肾病差异表达基因蛋白质互作网络；b 图为BKV相关肾病进展中的核心调控基因，***P ＜ 0.001
图6 关键基因与不同免疫细胞浸润程度相关性热图 注：红色代表正相关，蓝色代表负相关，颜色深浅代表相关性大小，*P ＜ 0.05，**P ＜ 0.01，***P ＜ 0.001
图7 关键基因在外部数据集GSE75693 中的表达模式 注：*P ＜ 0.05，**P ＜ 0.01，****P ＜ 0.0001
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