5.7/Q1,重磅!南昌大学第二附属医院生物信息学分析红斑狼疮中 NETs 相关生物标志物和分子簇鉴定

文摘   2024-09-26 18:05   海南  

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文章标题:Identification of NETs-related biomarkers and molecular clusters in systemic lupus erythematosus 

中文标题:系统性红斑狼疮中 NETs 相关生物标志物和分子簇的鉴定

发表期刊:Frontiers in Immunology

发表时间:2023年4月

影响因子:5.7/Q1

研究背景
中性粒细胞胞外陷阱 (NETs) 是系统性红斑狼疮 (SLE) 发病机制中的重要过程,但 NETs 在基因水平上导致 SLE 的潜在机制尚未得到明确研究。

研究方法

基于生物信息学分析探讨 SLE 中 NETs 相关基因 (NRG) 的分子特征,并确定相关的可靠生物标志物和分子簇。数据集 GSE45291 是从 Gene Expression Omnibus 存储库获取的,并用作后续分析的训练集。HMGB1 、 ITGB2 和 CREB5 通过随机森林支持向量机最小绝对收缩和选择算子算法选择为枢纽基因。此外,根据无监督共有簇评估分析的枢纽基因表达谱,鉴定出 3 个 NETs 相关子簇。在 3 个 NETs 亚组中进行功能富集

结果分析

1. DEGs 的功能注释和通路富集

根据 GO-BP分析,差异表达基因(DEGs)在多个生物学过程中显著增加,如病毒过程、病毒生命周期等;细胞组成(CC)分析结果主要涉及裂解液泡膜等结构;分子功能(MF)中关键结果包括泛素-蛋白连接酶的活性等;KEGG 通路分析表明这些 DEGs 与多种病毒相关疾病有关,如丙型肝炎、甲型流感等。

2.DE-NRGs 的基因表达模式和 PPI 网络

差异表达基因(DEGs)与核受体基因(NRGs)相互作用产生了 8 个差异表达核受体基因(DE-NRGs),并给出了它们在染色体上的位置。基因关系网络图展示了这些DE-NRGs之间的相关性。此外,构建了一个DE-NRGs网络,包括多个基因,它们主要参与PID_INTEGRIN2_PATHWAY。

3. 鉴定 SLE 的 NETs 相关枢纽基因

使用 LASSO、SVM 和 RF 三种方法,利用差异表达核受体基因(DE-NRGs)的表达水平来区分系统性红斑狼疮(SLE)与健康对照。在 RF 分类器中确定最佳树数并获得 DE-NRG 的尺寸重要性,选出前五个基因作为候选枢纽基因。在 LASSO logistic 回归中,所有 DE-NRGs 被识别为候选枢纽基因。在 SVM 模型中,四个候选基因情况下具有最小分类误差,最后 HMGB1、ITGB2 和 CREB5 被三种算法共同选择为枢纽基因。

4. NETs 相关枢纽基因的性能

基于三个与中性粒细胞胞外陷阱(NETs)相关的枢纽基因构建了列线图模型来计算患系统性红斑狼疮(SLE)的几率,并通过校准曲线和决策曲线分析(DCA)证实了列线图的性能。对三个枢纽基因进行联合 ROC 分析,AUC 高达 0.983,表明诊断效率突出,单个枢纽基因也显示出作为诊断生物标志物的效力。此外,利用三个验证数据集通过 ROC 曲线、校准曲线和 DCA 独立评估该模型性能,发现其在验证集中表现良好。

5. SLE 中 NET 相关子集群的识别

使用 CREB5、HMGB1 和 ITGB2 的表达谱,通过共有聚类算法对 292 个系统性红斑狼疮(SLE)样本进行分组。根据标准确定 k 值为 3 时给出最稳定的聚类数,同时主成分分析(PCA)图显示基因表达模式在子簇中具有特异性。

6.三个 NETs 亚组的功能富集和免疫细胞浸润分析

GO 分析显示,簇 1 高表达的差异表达基因(DEGs)富集于细胞杀伤等功能;簇 2 高表达的 DEGs 富集于对 I 型干扰素的反应、对病毒的反应等;簇 3 中高度表达的 DEGs 富含 CD4 阳性等相关的功能,如细胞因子产生、免疫反应激活信号转导等。KEGG 富集分析表明,聚类 1 高表达的差异表达基因(DEGs)主要存在于丙型肝炎等多种通路中;聚类 2 高表达的 DEGs 多富集于丙型肝炎等通路;聚类 3 高表达的 DEGs 主要与金黄色葡萄球菌感染等通路有关。

文章小结

这项研究首次探索 SLE 中 NRG 的分子特征,确定了三个潜在的生物标志物,HMGB1、ITGB2 和 CREB5,以及基于这些枢纽生物标志物的三个不同的集群。这些发现可能有助于诊断和管理 SLE,最终目标是改善患者预后。(如果你正寻求思路复现、实验设计或定制化的数据分析服务,那么请不要错过我们哟~)

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