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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-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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