基于生物信息学研究宫内生长受限的免疫机制及中药预测

作者：杜志欣; 刘岳轩; 张一格; 江煜; 张桐; 杨丽萍

来源：中国免疫学杂志, 2022, 1-18.

• 生物信息学
• 宫内生长受限
• GSEA
• 免疫浸润
• 中药预测

目的：基于生物信息学技术对宫内生长受限（Intrauterine growth restriction，IUGR）的芯片数据进行基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）以及关键差异基因的免疫浸润分析并预测相关的作用中药。方法：从基因表达数据库（GEO）中获取GSE12216芯片数据，运用R软件筛选出差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs）。之后利用R包对数据集所有基因进行GSEA的基因本体论（Gene Ontology，GO）与京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genesand Genomes，KEGG）分析以及DEGs的GO及KEGG分析；通过String数据库构建DEGs蛋白交互作用网络并通过Cytohubba筛选关键基因；对关键基因进行ROC分析判断关键基因的诊断价值；通过单样本基因集富集分析（single sample gene set enrichment analysis，ssGSEA）算法获得24种免疫细胞在IUGR的含量及比例进行分析；通过Spearman统计方法计算关键基因表达与免疫细胞浸润的相关性，并利用COREMINE数据库对免疫相关的关键基因进行中药预测。结果：共获得228个IUGR与正常胎盘的DEGs；GSEA结果显示IUGR样本的基因表达改变主要涉及趋化因子与受体以及溶酶体信号通路等过程；DEGs的GO和KEGG分析显示DEGs主要富集在肿瘤坏死因子信号通路（TNF signaling pathway）、缺氧诱导因子1信号通路（HIF-1 signaling pathway）和Janus激酶/信号转导与转录激活子信号通路（JAK/STAT signaling pathway）；Cytohubba共筛选出10个关键基因：CSF2、IRAK1、PTGS2、FLT1、CHUK、CXCL12、FOS、LEP、CXCL2以及RELB；ROC分析显示这10个基因均有较高的诊断价值；免疫细胞的浸润矩阵分析结果表明，在IUGR胎盘组织中自然杀伤T细胞（Natural killer T cell，NKT）以及单核细胞（Monocyte）变化显著。免疫浸润与关键基因的相关性分析发现CSF2、IRAK1、PTGS2、CHUK、CXCL12、CXCL2以及RELB7个基因与免疫浸润有相关性，对其进行中药预测发现，人参、黄芪与IUGR相关免疫浸润的关系最为密切。结论: NKT细胞与单核细胞在IUGR的发生发展中有着重要的作用；共鉴定出7个与免疫浸润相关的关键基因；人参以及黄芩可作为IUGR治疗的药物来源。

• 单位
  第二临床医学院; 河南中医药大学