绝了绝了！中医药又发纯生信，机器学习成关键加分点！暨南大学凭药理学分析+分子对接轻松斩获一区SCI！

文摘 2024-11-16 18:00 上海

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1.该研究整合了机器学习和分子对接技术，来研究贯叶连翘（HP）治疗（MDD）的分子靶点和机制。在纯生信发文越来越不容易的今天，非常适合有毕业需求、想轻松快速发表文章的中医药小伙伴！

2. 该研究利用CIBERSORT进行免疫细胞分析，以确定搞清楚肿瘤组织当中免疫细胞的构成比例。CIBERSORT自2015年在Nature面世以来，不仅操作简单，价格便宜，而且公共数据量大，十分亲民，受到许多生信学子的青睐！

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期刊：Chinese Medicine

影响因子：5.3

发表时间：2024年10月

研究背景

重度抑郁症（MDD）是世界范围内最常见的精神疾病之一。贯叶连翘（HP）是一种传统草药，已被证明具有抗抑郁作用，但其机制尚不清楚。本研究旨在确定HP治疗MDD的分子靶点。

研究思路

首先，研究者对MDD患者和健康血液的mRNA表达情况进行了差异分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA）。随后，使用CTD、DisGeNET和GeneCards三个数据库预测了MDD的相关靶标，确定了13个关键途径，并进行了分子对接预测。接下来，研究者使用MCODE和机器学习（LASSO，SVM-RFE）获得关键治疗靶点，并进行了临床诊断评估和基因组富集分析（GSEA）。此外，研究者对MDD的血液mRNA表达队列进行免疫细胞分析，以探索关键靶点与免疫细胞之间的关联。

研究结果

1.MDD患者血液中差异表达基因的鉴定及WGCNA的构建

研究者将血液RNA微阵列数据标准化并分析差异(图1A)，并根据差异密度分布图(图1B)筛选获得1954个差异基因(图1C，D)。选择前6000个差异基因的表达值以使用WGCNA构建共表达网络。

图1.MDD患者外周血中DEG的鉴定。

2.基于三种KEGG富集鉴定HP的关键途径

研究者获得了933个与MDD相关的潜在靶标（图2A）。从TCMSP数据库中获得了总共275个HP活性成分靶标。将预测的抑郁症相关靶基因分别在CTD、DisGeNET和GeneCards三个数据库中以MDD为关键词进行交叉分析，获得了982个MDD预测靶（图2C）。然后对HP活性成分靶标进行KEGG途径富集分析（图2B、D、E）。最后，获得了13个关键途径，并绘制了可视化气泡图（图2F，G）。

图2.关键KEGG途径的鉴定。

3.基于机器学习的算法筛选MDD患者的5个关键靶点

研究者通过建立套索回归模型进行特征筛选，七个基因被鉴定为MDD的特征基因（图3A）。同时，研究者使用SVM-RFE算法来评估MDD的特征基因，其中八个基因被鉴定为最佳特征基因（图3B）。通过交叉从LASSO和SVM-RFE模型获得的特征基因，五个基因被鉴定为用于后续分析的HP的关键靶标（图3C）。基于Rms包（图3D）创建了MDD风险评估的列线图，以举例说明该模型的临床实用价值。

图3.基于机器学习的关键目标筛选。

4.关键靶标的相关性、MDD表达表征和基因组富集分析

为了探索五个关键目标之间的关联，研究者进行了相关性分析(图4A)。然后，进一步研究了AKT1、MAPK1、MYC、EGF和HSP90AA1在MDD中的作用，并分别观察了它们在正常组和MDD组之间的表达情况（图4B）。随后，作者对这五个关键靶点进行了GSEA功能分析，并确定了多个相关途径，如中性粒细胞细胞外陷阱,形成、尼古丁成瘾、酒精中毒、突触囊泡周期和长期抑郁（图4C）。

图4.关键靶标、表达表征和GSEA富集结果的相关性分析。

5.免疫细胞水平分析

为了探索健康个体和MDD患者在免疫细胞水平上的差异，研究者采用去卷积算法CIBERSORT来分析来自收集的样品的免疫细胞组成（图5A）。这种先进的计算方法使研究者能够准确估计22种不同免疫细胞类型的比例。随后的比较分析揭示了两组之间特异性免疫细胞群的显著变化(图5B)。为了进一步理解这些差异的功能含义，研究者进行了相关性分析，以确定潜在的细胞间关系及其对MDD中涉及的免疫炎症途径的影响（图5C）。此外，还进行了相关性分析，以确定潜在的细胞间关系及其对MDD中涉及的免疫炎症途径的影响（图5C）。

图5.免疫细胞分析。

6.分子对接验证

为了预测HP对MDD中五个关键靶标的潜在相互作用效应，研究者使用HP的三种主要活性成分，包括槲皮素、山奈酚和木犀草素，分别与MAPK1、EGF、HSP90AA1、AKT1和MYC对接（图6A、B）。HP可能对MDD患者中的关键靶标具有良好的结合能力（图6C）。

图6.分子对接验证。

文章总结

这篇文章利用生物信息学方法鉴定和验证了HP治疗MDD的关键靶点，然后通过信号通路和免疫炎症研究了HP治疗MDD的作用机制，确定了关键治疗靶点基因，为临床治疗和药物开发提供了理论基础。怎么样，看完这篇文章有没有思路打开呢？发小论文除了干巴巴的做实验，借助生物信息技术无疑是性价比最高、风险最低的方法，想用生信做基础却无从下手的朋友，可以随时滴滴大海哥哦，专业团队靠谱分析，助你成功发文！

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