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摘要
早上好，明天小编分享一篇 2022 年 10 月发表在 Frontiers in Neuroscience（IF=5.152） 的文章，作者利用生物信息学办法确定颞叶癫痫病理过程中波及的炎症相干基因 (IRGs) 和免疫细胞浸润模式。
背景 & 办法
背景：
颞叶癫痫（Temporal lobe epilepsy，TLE）是一种常见的脑部疾病。然而，TLE 的发病机制及其与免疫浸润的关系尚不分明。
办法：
1、数据集 GSE88992（8 个 TLE_vs_9 个对照，小鼠）和 GSE60772（5 个 TLE_vs_5 个对照，小鼠）别离作为训练集和验证集，在 Genecard 数据库收集炎症相干基因；
2、Limma 差别剖析和 WGCNA 别离筛选差异基因和要害模块基因；
3、炎症相干基因、差异基因和要害模块基因取交加并进行 GO 和 KEGG 富集剖析；
4、在 STRING 数据库构建 PPI 网络并筛选生物标志物并进行 GSEA 富集剖析；
5、利用 CIBERSORT 计算免疫浸润细胞评分；
6、计算各免疫细胞与生物标志物间的 spearman 相关性；
7、生物标志物相干小分子药物预测；
8、qPCR 验证生物标志物表白。
后果
辨认差异基因
PCA 结果显示，对照样品与 TLE 样品的基因表白存在显著差别(图 1B)。如图 1C 所示，在 TLE 和对照组之间共辨认出 613 个差异基因，其中上调基因 474 个，下调基因 139 个。Top40 的 DEGs 的表白如图 1D 所示。
WGCNA 辨认 TLE 相干模块
WGCNA 选取了两个与 TLE 最相干的模块 (蓝色和绿松石色) 进行下一步钻研，别离辨认出 2312 和 2651 个要害基因。
辨认要害炎症相干基因及富集剖析
从 GeneCards 数据库中总共取得了 403 个炎症相干基因（IRGs）。将差异基因、模块基因和 IRGs 取交加失去 34 个候选 IRGs(图 2A)。训练集中 34 个候选 IRGs 的表白如图 2B 所示。随后，对 34 个候选 IRGs 进行了富集剖析。如图 2C,D 所示，GO 生物学过程富集结果表明，候选 IRGs 参加了白细胞迁徙、对外界刺激反馈的正调控、白细胞趋化、髓系白细胞迁徙和细胞趋化；GO 细胞成分结果表明，候选 IRGs 次要富集于膜筏、膜微域、膜区、受体复合体和细胞外泌体；GO 分子性能结果显示，候选 IRGs 在细胞因子活性、受体配体活性、趋化因子活性、G 蛋白偶联受体联合、趋化因子受体联合方面显著富集。如图 2E、F 所示，KEGG 富集剖析显示，候选 IRGs 富集于 TNF 信号通路、IL-17 信号通路、toll 样受体信号通路、AGE-RAGE 信号通路、糖尿病并发症和类风湿性关节炎中的信号通路。
辨认 hub 基因集验证
利用 cytoHubba 插件筛选出 8 个基因。而后，利用 R 包 UpSet 辨认了 4 个 hub 基因(图 3A)。4 个 hub 基因的表白如图 3B 所示。对照组 Ptgs2、Jun、Icam1、Il6 表白量显著低于 TLE 组，后果与之前后果统一（图 4A, B）。
GSEA 富集剖析
如图 5 所示，大多数基因富集到免疫和炎症相干的通路，包含中性粒细胞脱颗粒、白细胞跨内皮迁徙、免疫系统疾病、细胞因子和炎症反馈、炎症反馈通路、IL18 信号通路、TNF- α 信号通路以及癌症中的苍老和自噬。表明免疫反馈和炎症反馈可能在 TLE 的病理过程中起重要作用。
免疫浸润剖析
接下来作者进行了免疫浸润剖析，以确定可能参加 TLE 病理的免疫细胞类型。如图 6A 所示，与对照组相比，TLE 组中静息的 CD4 记忆 T 细胞和激活的树突状细胞评分绝对较低，而激活的 NK 细胞和激活的单核细胞评分绝对较高。22 种免疫细胞的比例如图 6B 所示。
hub 基因与免疫细胞相关性剖析
Spearman 相关性分析表明，Icam1 与 M2 巨噬细胞和静息 CD4 记忆 T 细胞呈负相关，与激活的树突状细胞、激活的肥大细胞、激活的 NK 细胞和激活的单核细胞呈正相干 (图 7A)。Il6 与静息的 CD4 记忆 T 细胞呈负相关，与激活的树突状细胞、激活的 NK 细胞、激活的肥大细胞呈正相干(图 7B)。Jun 与休眠 CD4 记忆 T 细胞呈负相关，与激活的树突状细胞、激活的单核细胞、激活的 NK 细胞呈正相干(图 7C)。Ptgs2 与休眠 CD4 记忆 T 表呈负相关，与激活的树突状细胞、激活的单核细胞、激活的肥大细胞、激活的 NK 细胞呈正相干(图 7D)。
小分子药物预测
如图 8 所示，作者钻研了 31 种潜在药物和 4 种可能医治 TLE 的 hub 基因 - 药物相互作用。如表 3 所示，潜在的 31 种候选药物均取得了 FDA 的批准。大多数这些潜在药物可能与 Ptgs2 相互作用。
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