在全球范围内，哮喘这个 “呼吸杀手” 严重威胁着人们的健康，尤其是孩子们。哮喘可不是一种简单的疾病，它就像一个神秘的 “变脸大师”，有着显著的异质性。根据基因表达谱，哮喘可以分为高 T2 和低 T2 亚型，其中高 T2 炎症亚型（T2 内型）是最常见的类型。在 T2 炎症的起始阶段，气道上皮细胞（Airway epithelial cells，AECs）就像是呼吸道的 “忠诚卫士”，它能识别过敏原并释放上皮细胞因子，在这个过程中起着至关重要的作用。一旦接触到外部刺激，这些 “卫士” 可能会 “失灵”，释放出像 IL25、IL33 和 TSLP 这样的上皮炎症细胞因子。

IL33 更是其中的关键角色，它能激活 ST2?肥大细胞、嗜酸性粒细胞、2 型固有淋巴细胞（ILC2s）和辅助性 T 细胞 2（Th2 细胞），促使它们产生 T2 炎症细胞因子，推动 T2 免疫反应，进而让哮喘病情不断发展。虽然大家都知道 IL33 在 T2 内型哮喘中有着重要作用，但是过敏原到底是怎么刺激气道上皮细胞释放 IL33 的，这个问题就像一团迷雾，一直笼罩在医学研究者们的心头。而且，寻找能用于哮喘诊断和药物研发的潜在生物标志物，也迫在眉睫。

为了揭开这些谜团，重庆医科大学附属儿童医院等单位的研究人员勇挑重担，在《Journal of Translational Medicine》期刊上发表了一篇名为 “Integrated analysis reveals that EGR1 promotes epithelial IL33 production in T2 asthma” 的论文。他们经过深入研究，发现转录因子 EGR1（Early growth response 1，早期生长反应 1）在哮喘中表达上调，而且它能通过促进上皮细胞 IL33 的产生，引发气道炎症。这一发现意义重大，意味着 EGR1 很可能成为哮喘治疗的潜在靶点，为攻克哮喘这个难题带来了新的希望。

在这场探索哮喘奥秘的研究之旅中，研究人员使用了多种先进的技术方法。他们通过整合生物信息分析，对大量 RNA 测序（bulk RNA-seq）和单细胞 RNA 测序（single cell RNA-seq，scRNA-seq）数据进行深度挖掘，找出与 IL33 相关的核心基因和内部基因网络。同时，运用转录因子分析和受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线分析，进一步探究基因的功能和预测能力。此外，他们还构建了哮喘小鼠模型和细胞模型，在体内和体外进行实验，多方位验证研究结果。

下面，让我们一起来看看研究人员在这场探索之旅中的精彩发现吧！

研究人员先对四个 bulk RNA-seq 数据集展开分析，他们依据 POSTN、CLCA1 和 SERPINB2 这几个 T2 炎症标记基因的表达水平，将样本巧妙地分为高 T2 和低 T2 两个亚组，并用圆形热图展示出来，这就像给每个样本贴上了独特的 “标签”。接着，通过对比这两个亚组，他们找出了差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs），并呈现在火山图上。经过仔细分析四个数据集的 DEGs 交集，他们发现了 43 个共同的 DEGs。

为了从这 43 个基因中找到与儿童哮喘高 T2 炎症真正密切相关的关键基因，研究人员利用 Lasso 和随机森林这两种强大的机器学习方法，在 GSE145505 和 GSE152004 数据集里 “大海捞针”。最终，他们成功锁定了 10 个关键基因，其中就有 EGR1。不过，bulk RNA-seq 有个小 “遗憾”，它无法精准判断这些基因究竟来自哪种细胞亚型，所以研究人员决定借助 scRNA-seq 继续探索。

研究人员分析了两组 scRNA-seq 数据，就像拿着 “放大镜” 仔细观察细胞的奥秘。在 GSE164015 的 scRNA-seq 数据中，他们收获了 35,140 个细胞和 23,294 个基因，还成功识别出 12 种细胞类型，其中上皮细胞数量最多。通过分析 HDM 处理组和对照组上皮细胞亚型的特异性 DEGs，他们发现了 1978 个表达有变化的基因。

同样，在 GSE193816 的 scRNA-seq 数据中，28,604 个细胞和 52,152 个基因被 “收入囊中”，这些细胞被分为 19 种类型，上皮细胞依旧占比最大。分析过敏性哮喘组和非哮喘组上皮细胞亚型的 DEGs 后，找到了 1308 个差异基因。

把 bulk RNA-seq 和 scRNA-seq 的 DEGs 综合起来分析，EGR1、SERPINB2、STEAP4 和 SCNN1B 脱颖而出，成为与哮喘 T2 炎症相关的核心上皮细胞来源基因。进一步研究发现，EGR1 水平和 IL33 的产生有着明显的正相关关系，而且 EGR1 和高 T2 哮喘患者免疫微环境中的 CD4? T 细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞也存在正相关，这表明 EGR1 在 T2 哮喘的免疫过程中可能扮演着重要角色，研究人员决定重点研究 EGR1 和 IL33 之间的关系。

研究人员利用 R 包 SCENIC 对 scRNA-seq 进行转录因子调控网络分析，预测出 EGR1 是一个潜在的转录因子，专门调控上皮细胞的核心基因。JASPAR 数据库也来 “帮忙”，显示在靶基因 IL33 的启动子内有 EGR1 的结合位点，这意味着 EGR1 可能直接调节 IL33 mRNA 的转录。

研究人员还评估了 EGR1 对儿童哮喘诊断的预测能力，绘制 ROC 曲线并计算曲线下面积（Area Under Curve，AUC）。结果发现，EGR1 对儿童哮喘诊断有一定的预测价值，这让研究人员更加确定 EGR1 在哮喘研究中的重要地位。

为了看看过敏原刺激后 EGR1 的变化，研究人员在体外的 BEAS-2B 细胞和体内的小鼠哮喘模型中分别进行实验。在体外，用 HDM 提取物刺激 BEAS-2B 细胞构建哮喘细胞模型，结果发现 HDM 刺激组的 EGR1 mRNA 和蛋白水平都显著增加，IL33 也跟着大量分泌。

在体内，给小鼠用 HDM 提取物构建哮喘模型后，哮喘组小鼠的气道阻力明显增大，肺部出现支气管壁增厚、黏膜下炎症浸润、肺间质炎症细胞浸润和肺间质增厚等病理特征。而且，哮喘组小鼠的 EGR1 mRNA 和蛋白水平比对照组高很多，这进一步证明了在哮喘模型中 EGR1 的表达确实增加了。

为了验证 EGR1 能不能调节 IL33 的产生，研究人员在体外进行了质粒介导的过表达（oe-EGR1）和 siRNA 介导的敲低（si-EGR1）实验。结果显示，oe-EGR1 能促进 IL33 的产生，而 si-EGR1 则会抑制 IL33 的表达，这说明 EGR1 在 HDM 刺激的细胞模型中，真的可以调节上皮 IL33 的表达。

为了弄清楚 EGR1 调节 IL33 的分子机制，研究人员进行了 JASPAR 预测、染色质免疫沉淀（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）-PCR 和双荧光素酶报告基因检测。JASPAR 数据库预测 EGR1 在 IL33 转录起始区域有直接结合位点，ChIP-PCR 结果表明 EGR1 和 IL33 有直接结合关系，双荧光素酶报告基因检测也证实 EGR1 上调会增加 IL33 报告基因构建体转染细胞的荧光素酶活性，这些都说明 EGR1 可以直接转录调节上皮 IL33 的启动子序列。

综合这项研究的结果和讨论部分，我们可以看到，研究人员成功揭示了 EGR1 在哮喘中的重要作用。EGR1 作为一个上皮细胞来源的转录因子，和 T2 免疫反应关系密切，尤其是在 IL33 的产生过程中扮演着关键角色。它就像一个 “指挥官”，直接调控 IL33 的产生，进而影响哮喘的发展。

虽然这项研究还存在一些小不足，比如用于 scRNA-seq 的成人气道标本可能无法完全反映儿童的情况，但它依然为哮喘研究开辟了新的方向。EGR1 有望成为哮喘治疗的潜在靶点，为未来开发更有效的哮喘治疗策略提供了重要线索。相信在未来，随着研究的不断深入，科学家们一定能更加深入地了解哮喘的发病机制，找到更多治疗哮喘的新方法，帮助无数哮喘患者摆脱疾病的困扰，自由畅快地呼吸。