4.6/Q1,GEO数据库+GO和KEGG途径:枢纽基因作为骨关节炎预后生物标志物的分析

文摘   2024-11-15 19:00   陕西  
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文章标题:Bioinformatics analysis of hub genes as osteoarthritis prognostic biomarkers

中文标题:枢纽基因作为骨关节炎预后生物标志物的生物信息学分析

发表期刊Sci Rep

发表时间2023年12月

影响因子4.6/Q1

研究背景
骨关节炎(OA)的特征是进行性软骨退化、滑膜炎、骨赘形成和软骨下骨硬化。膝关节OA是最常见的OA类型之一,影响37%的60岁或以上的人。由于全球老龄化,OA的患病率预计会增加。在许多先前的OA研究中,滑膜炎没有作用,或者只有严重形式的滑膜炎会增加OA的风险,这导致对OA滑膜液炎症状况的了解严重不足。事实上,滑膜炎已被证明是OA7的独立危险因素,是OA8恶性循环的重要病理因素之一。
研究思路
数据集从Gene Expression Omnibus数据库(GEO)下载GSE46750和GSE98918两个原始数据集。GSE46750包含12对OA滑膜(女性10人,男性2人;平均年龄70岁,范围50-83岁)和从患者采集的正常样本(10名女性和2名男性;平均年龄70岁,范围50-83岁)。GSE98918包含12例OA(9女3男;平均年龄65岁;平均身体质量指数:36)和非oa患者(5名女性和7名男性;平均年龄49岁;平均身体质量指数:27)。差异表达基因(DEGs)的鉴定通过在Gene Expression Omnibus 2R (GEO2R) 中搜索p≤0.05和|log2FC|≥1 (OA vs. control)的标准鉴定两个数据集中的差异表达基因(DEGs)。最终采用Benjamini-Hochberg FDR(错误发现率)多重检验校正确定deg,并分析p值对假阳性结果进行校正,以p≤0.05并定义|log2FC|≥1为阈值。绘制了热图和火山图,使deg可视化。

结果分析

1. DEGs的鉴定

基于GEO2R生物信息学分析,以p≤0.05和|log2FC|≥1为标准,鉴定出GSE46750数据集的326个deg和GSE98918数据集的949个drg。随后,对这些deg进行聚类分析。对GSE46750和GSE98918数据集的前20个上调和下调的deg分别进行优先排序。

2.  DEGs富集分析

进行了GO和KEGG途径富集分析,以评估43个co-DEGs的功能。GO术语的类别包括BP(生物过程)、CC(细胞成分)和MF(分子功能)。选择每个类别中最富集的6个符合最低p值标准的GO项(补充表4),并使用气泡图进行可视化。氧化石墨烯富集分析柱状图。共deg主要富集在“补体活化”、“网格蛋白包被的胞内囊泡膜”、“补体组分C3b结合”等氧化石墨烯方面。

3. 中枢基因的预后价值

根据GSE46750和GSE98918数据集的表达水平绘制6个枢纽基因的ROC曲线,验证其对OA患者滑膜炎组织与健康对照的区别作用。根据GSE46750数据集中的枢纽基因表达情况,使用R语言包绘制8个基因的脊图,各枢纽基因分布较为密集。

4.通过OA大鼠体内模型验证

H&E染色结果如图所示。对照组关节生长板排列整齐,细胞正常健康,未见炎症免疫细胞浸润。OA组炎症免疫细胞浸润明显增加,健康细胞数量明显减少;同样,细胞的排列也是混乱的。与此一致的是,红素O/快绿结果显示,对照组未出现组织病理学变化,膝关节完整,蛋白多糖丰富,而OA组关节磨损严重,蛋白多糖丢失。

文章小结

本研究确定了滑膜炎组织和半月板组织中与OA相关的8个枢纽基因。这些基因可以被认为是区分OA患者和健康人的潜在疾病标志物。如果您对生信分析和公共数据库挖掘感兴趣,但时间和精力有限或者缺乏相关经验,小骨非常乐意为您提供如下服务:免费思路评估、付费方案设计生信分析等,有意向的老师欢迎联系小骨哦!

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