基于生物信息学和机器学习鉴别胞葬相关基因治疗缺血性脑卒中及中药的预测

作者：杨凯; 王翔宇; 张钊奇; 刘伟^*

来源：中国药理学与毒理学杂志, 2023, 37(S1): 66-67.

• 缺血性脑卒中
• 胞葬相关基因
• 生物信息学
• 机器学习
• 巨噬细胞

目的 基于生物信息学和机器学习方法探究分析胞葬在缺血性脑卒中（IS）中的核心基因与免疫细胞的关系并分析预测相关作用中药。方法从GEO数据库获取GSE16561基因芯片，利用R软件筛选差异表达基因，并在Genecards数据库检索获得胞葬相关基因（MRG），并对获得基因进行通路分析。同时基于STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络。利用LASSO回归、随机森林和支持向量机三种机器学习方法，进一步识别核心基因。通过ssGSEA算法分析IS免疫浸润情况，进一步分析关键基因和免疫细胞的相关性。最后基于Coremine Medical和TCMSP网站构建“药物-活性成分-作用靶点”网络，筛选作用与IS的相关中药靶点。结果 筛选出555个差异表达基因，包括427个上调基因和128个下调基因，共获得14个胞葬相关缺血性卒中疾病基因。GO和KEGG富集的通路主要涉及吞噬作用、内吞作用调节巨噬细胞趋化作用和巨噬细胞迁移等胞葬相关通路。通过LASSO回归、随机森林和支持向量机三种机器学习算法筛选出5个Hub基因，分别是ABCA1、FGL2、GPR18、MFGE8、PROS1。5个Hub基因与M2巨噬细胞、M0巨噬细胞、CD8+T细胞呈显著负相关，与CD4+T细胞和肥大细胞呈显著正相关。潜在治疗中药有：大黄、姜黄、郁金、三七、丹参、吴茱萸等。潜在化合物：甲基丙烯酸、1-(3-环戊基丙酸)、1,2-二氢姜黄素等。结论 综上，吞噬作用、内吞作用调节、巨噬细胞趋化作用和巨噬细胞迁移等胞葬相关通路与IS的发病机制密切相关，大黄、姜黄、郁金、三七、丹参和吴茱萸可能是IS治疗的潜在分子药物来源。

• 单位
  山东中医药大学; 山东中医药大学第二附属医院