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妊娠糖尿病早期预测新突破:基于IVF人群的血清细胞因子与免疫标志物联合模型构建
《Nutrition & Diabetes》:Novel first-trimester serum biomarkers for early prediction of gestational diabetes mellitus
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月13日 来源:Nutrition & Diabetes 4.6
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为解决IVF(体外受精)人群妊娠糖尿病(GDM)早期预测难题,山东大学团队通过分析76例患者血清样本,发现总IgG/IgM、IL-7、aPS-IgG IC和IL-15等5种标志物组合可显著提升预测效能(AUC 0.906),并构建XGBoost机器学习模型(训练集AUC 0.995)。该研究为GDM高危人群筛查提供新型免疫学策略,发表于《Nutrition and Diabetes》。
妊娠糖尿病(GDM)作为孕期最常见的代谢并发症,正随着全球辅助生殖技术(ART)的普及而呈现新的流行病学特征。尤其值得注意的是,通过体外受精(IVF)受孕的女性发生GDM的风险较自然妊娠人群显著升高,但现有预测体系在孕早期(11-13周)的敏感性和特异性均不理想。更令人担忧的是,即便在确诊后立即进行胰岛素干预,仍无法完全消除高血糖环境对胎儿器官发育的远期影响——这促使研究者们将目光投向更早期的生物标志物筛查。然而,既往关于GDM预测的研究存在三个关键局限:一是多数聚焦自然妊娠人群,忽视IVF这一高危群体;二是依赖第二/三 trimester(妊娠期)指标,错过黄金干预期;三是传统指标如瘦素(in)、脂联素(adiponectin)易受体重指数(BMI)干扰。针对这些瓶颈,山东大学生殖医学研究中心团队开展了一项创新性研究,其成果近期发表于《Nutrition and Diabetes》。
研究团队依托大规模辅助生殖队列生物样本库,采用病例对照设计(38例GDM vs 38例匹配对照),通过48重细胞因子检测芯片(Bio-Plex Pro Human Cytokine Screening Panel)和酶联免疫吸附试验(ELISA),系统分析了孕早期血清中48种细胞因子、免疫球蛋白(IgA/IgM/IgG)、抗磷脂抗体(aPS)及其免疫复合物(IC)的表达谱。基于差异标志物,研究人员运用五种机器学习算法(KNN、LR、SVM、RF、XGBoost)构建预测模型,并通过SHAP(SHapley Additive exPlanations)值解析特征重要性。
"血清细胞因子谱揭示GDM发病新机制"部分显示,GDM组孕早期血清中10种细胞因子显著下调,包括IL-1α(AUC 0.715)、IL-7(0.735)和IL-15(0.718)等。这些因子多参与Th1/Th2免疫平衡调节,其异常提示IVF人群可能存在独特的免疫耐受缺陷。值得注意的是,既往被认为有预测价值的GDF-15和FSTL-3在本研究中未显示差异,暗示IVF人群的GDM发病通路可能异于自然妊娠。
"自身抗体谱提供免疫学线索"部分首次报道aPS-IgG IC(AUC 0.721)和总IgG(0.855)等免疫指标的下调与GDM风险相关。这种B细胞功能异常模式与团队前期在妊娠高血压中的发现形成有趣对比,提示不同妊娠并发症可能存在特异性自身抗体特征。
"多标志物联合预测模型"是研究的核心突破。通过整合总IgG、总 IgM、IL-7、aPS-IgG IC和IL-15这五个标志物,联合模型的AUC提升至0.906(敏感性75%,特异性94.7%)。尤其值得注意的是XGBoost算法在训练集达到近乎完美的预测效能(AUC 0.995),且SHAP分析揭示总IgG对模型贡献最大,为临床筛查提供了明确的优先级参考。
这项研究在三个维度实现了重要突破:首次建立IVF特异性GDM早期预测体系;揭示免疫-代谢交叉对话在GDM发病中的关键作用;开创性地将SHAP解释性AI应用于妊娠并发症预测。尽管存在样本量有限(n=76)的局限,但研究提出的"孕早期免疫预警窗口期"概念为后续机制研究指明方向。特别值得关注的是,aPS-IgG IC作为胎盘血管发育的潜在调控因子,其与GDM的关联为理解胰岛素抵抗与胎盘功能障碍的共病机制提供了新视角。随着更多前瞻性队列验证,这种基于多组学整合的预测策略有望改写现行GDM管理指南,为IVF这一特殊人群带来更精准的母婴健康保障方案。
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