基于加权基因共表达网络分析挖掘ECMO治疗后心源性休克结局的核心枢纽基因

作者：王建茹; 李彬; 彭广操; 于瑞; 王新陆; 赵齐飞; 王永霞; 朱明军^*

来源：临床心血管病杂志, 2021, 37(05): 433-440.

DOI：10.13201/j.issn.1001-1439.2021.05.009

• 心源性休克
• 体外膜肺氧合
• 加权基因共表达网络分析
• 生物信息学

目的:利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)法挖掘影响体外膜肺氧合(ECMO)治疗后心源性休克结局(outcome)的潜在核心枢纽基因。方法:首先,从GEO数据库下载GSE93101数据,并对数据进行预处理。其次,运用R中的WGCNA软件包来构建共表达网络,识别基因共表达模块并与临床性状进行关联,计算基因显著性(GS)和模块身份(MM),确定与outcome这一临床性状相关性最强的关键模块。然后,对关键模块内所有基因进行基因集富集分析(GSEA),同时依据|MM|、|GS|和Cytoscape软件分析出的网络拓扑分析结果筛选关键模块内的枢纽基因。最后,利用limma包对GSE93101数据集中outcome成功和失败两组进行差异基因表达分析,并将筛选出的差异表达基因(DEGs)与枢纽基因取交集,获取核心枢纽基因,并在GSE93101数据集中分别对核心枢纽基因开展单基因GSEA信号通路的富集分析。结果:本研究在GSE93101数据集中发现有26个共表达模块,其中关键模块darkseagreen 4与outcome显著相关。关键模块内所有基因的GSEA显示,这些基因主要与细胞运动、有机酸分解代谢过程等5个生物学功能相关,参与了花生四烯酸代谢等9条信号通路。本研究从关键模块中筛选出4个枢纽基因,从GSE93101数据集中筛选出与失败outcome相关的DEGs128个,其中97个上调,31个下调,进一步将DEGs与枢纽基因取交集后共确定3个核心枢纽基因即表达上调的脂肪酸结合蛋白1(FABP1)、丙氨酸-乙醛酸盐和丝氨酸-丙酮酸转氨酶(AGXT)、间α-胰蛋白酶抑制剂重链H2(ITIH2)。单基因GSEA显示,3个核心枢纽基因高表达组可共同富集到花生四烯酸代谢、PPAR信号通路等29条信号通路。结论:本研究发现核心枢纽基因FABP1、AGXT、ITIH2的高表达可能是预测ECMO治疗CS失败的潜在生物标记物,为临床决策提供一定的参考。

• 单位
  河南中医药大学