5.8/Q1,遵义医科大学研究0实验公共数据挖掘:骨关节炎有效生物标志物及浸润性免疫细胞的探索

文摘   2024-11-07 19:00   陕西  
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文章标题:Exploration of effective biomarkers and infiltrating Immune cells in Osteoarthritis based on bioinformatics analysis

中文标题:基于生物信息学分析的骨关节炎有效生物标志物及浸润性免疫细胞的探索

发表期刊Artif Cells Nanomed Biotechnol

发表时间2023年5月

影响因子5.8/Q1

研究背景
骨关节炎(OA)是一种病因不明的慢性退行性关节疾病。在全球范围内,OA是慢性关节疾病中最常见的,发病率随着年龄的增长而逐渐增加。OA的发病机制仍然是一个悬而未决的问题。为了制定更好的OA预防和治疗策略,有必要阐明这种疾病发生和发展的潜在机制。
研究思路
GEO数据库中检索与OA相关的基因表达谱数据。然后,运用Xcell算法 GEO2RSangerBox网站富集度分析、CytoHubba、ROC Logistic回归和相关分析等方法对一系列数据进行了分析。最终得到9个不同丰度的免疫细胞在骨性关节炎和正常组织中的分布。骨性关节炎有42个IODEGs,它们的功能与免疫细胞和相应的生物学过程有关。此外,还鉴定了5个HUB基因,包括GREM1、Nrp1、VEGFA、FYN和IL6R。相关分析显示,Nrp1与NKT细胞呈负相关,Nrp1、GREM1与ADC呈正相关,VEGFA与CD8幼稚T细胞呈正相关,VEGFA、FYN、IL6R与巨噬细胞M1呈负相关。

结果分析

1. OA和正常样本之间的免疫细胞浸润

首先根据GEO数据分析OA和正常组织中的免疫细胞浸润。PCA分析表明,两种样本类型之间的免疫细胞浸润差异具有统计学意义。64个免疫细胞群体的特异性浸润通过xCell算法进行分析,并可视化为热图和盒图。正如分析的那样,OA和正常组织之间差异最显著的浸润性免疫细胞主要是aDC、星形胶质细胞、CD8+幼稚T细胞、CMP、巨噬细胞、巨噬细胞M1、中性粒细胞、NKT和Th1细胞。计算九个免疫细胞群的相应比例。

2.  介于OA和正常组织之间lodegs

在GSE169077数据集中,OA与正常组织之间共筛选出382个DEGs,其中OA样本中上调基因166个,下调基因216个。同时,从ImmPort数据库中检索到1793个免疫相关基因。将382个DEGs与1,793个免疫相关基因取交集得到IODEGs。结果共获得42个IODEGs,包括23个上调基因和19个下调基因

3. 对IODEGs进行GO和KEGG通路分析

IODEGs的GO条目以BP、CC、MF表示。相对于BP,IODEGs主要富集在免疫细胞相关通路,包括细胞表面受体信号通路、免疫系统过程调节、细胞粘附调节、免疫系统过程正调控等;对于CC,IODEGs富集在MHC蛋白复合物、胞外区和细胞外基质;而对于MF,IODEGs主要富集在信号受体结合、受体配体活性、受体调节因子活性、T细胞受体结合和G蛋白偶联谷氨酸受体结合。

4.Hub基因的鉴定与可视化

通过STRING数据库生成IODEGs的PPI网络,并通过Cytoscape (图6A、B)进行可视化。利用Cytoscape的插件CytoHubba实现的8种算法,对排名前15位的节点(基因)进行打分并可视化。利用R包' UpSet '进一步筛选得到8个Hub基因,包括在OA中表达下调的VEGFA、FYN和IL6R,以及表达上调的NGF、PTN、FGF1、NRP1和GREM1。它们在GSE169077微阵列数据集中的表达被可视化为Heatmap 。

5. 评估候选生物标志物的诊断效能 

为了验证5个Hub基因诊断OA的有效性,基于GSE55235和GSE55457数据集进行ROC逻辑回归分析。

文章小结

本研究基于生物信息学分析的骨关节炎有效生物标志物及浸润性免疫细胞的探索。阐明骨关节炎发生和发展的潜在机制。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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