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非肿瘤免疫基因+简单组化验证=7+SCI 解锁你的生信分析发文密码!

生信精讲 管理员 304℃ 0评论
非肿瘤免疫基因+简单组化验证=7+SCI 解锁你的生信分析发文密码!插图

今天给同学们分享一篇关于免疫相关基因在克罗恩病中的诊断和预测的生信文章 “ Diagnostic and Predictive Value of Immune-Related Genes in Crohn’s Disease ”,这篇文章于今年4月份发表在Front Immunol 杂志上,IF=7.562。本研究旨在确定免疫相关基因在CD中的诊断和预测价值,作者使用单样本基因集富集分析(ssGSEA)来评估CD中的免疫细胞浸润,并评估免疫相关细胞因子在CD中的作用,这将在分子水平上突出免疫浸润之间的关系,并为CD患者提供潜在的治疗靶点。

1.克罗恩病免疫浸润的景观

使用ssGSEA量化分析GSE95095数据集,揭示了CD中28个免疫细胞亚群的浸润情况。三组间免疫细胞的比例差异显著(图1)。使用ANOVA方法,作者发现这三种组织中15/28免疫细胞的比例存在明显差异,当将CD组织与非炎症组织进行比较时,28个免疫细胞中有22个表现出显著差异。免疫细胞在CD组织中的比例高于非炎症组织和正常肠组织。

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图1.CD中28个免疫细胞亚群浸润的热图

2.PPI网络鉴定CD中的关键免疫相关基因

为了确定CD中的关键免疫相关基因,作者使用GSE95095数据集筛选CD组织和非炎症组织之间的差异基因。差异基因筛选条件为P<0.01,确定了946个差异基因。将差异基因和免疫相关基因取交集后,鉴定出117个免疫相关差异基因。通过分析这些免疫相关差异基因的GO功能,作者观察到它们主要参与细胞活化和粘附过程,KEGG分析显示细胞因子-受体相互作用途径是最丰富的途径。作者为117个免疫相关差异基因构建了一个PPI网络,并确定了三个重要的子簇,每个子簇的得分分别为6.462、4.154和4.133。AQP9、CD27和HVCN1分别是三个子簇的关键基因(图2)。

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图2.差异基因的相互作用(PPI)网络

3.AQP9、CD27和HVCN1与CD中免疫细胞的相关性

作者注意到AQP9、CD27和HVCN1分别是γδT细胞、活化B细胞和未成熟B细胞的细胞标记物,与非炎症组织相比,CD组织中这些免疫细胞的数量均增加。因此,作者使用GSE95095数据集检查了AQP9、CD27和HVCN1与CD中28个免疫细胞的相关性。AQP9与活化的CD4 T细胞、活化的CD8 T细胞、活化的树突状细胞、巨噬细胞、调节性T细胞、17型辅助性T细胞、2型辅助性T细胞显著相关;CD27与活化B细胞、中枢记忆CD8 T细胞、效应记忆CD4 T细胞、效应记忆CD8 T细胞、自然杀伤细胞、滤泡辅助性T细胞显著相关;HVCN1与活化B细胞、效应记忆CD8 T细胞、未成熟B细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞、滤泡辅助性T细胞、1型辅助性T细胞显著相关。

4.AQP9、CD27和HVCN1在CD中的诊断价值

为了确定AQP9、CD27和HVCN1在CD中的诊断价值,首先使用GSE95095数据集作为训练数据集。结果表明,以非炎症组织为对照时,CD中AQP9、CD27和HVCN1的AUC值分别为0629、0.657和0.654。当使用正常肠组织作为对照时,上述基因的AUC值分别为0.885、0.802和0.847,表明PPI子簇中的这些关键基因在CD诊断中具有良好的表现,特别是当使用正常肠组织作为对照时(图3A、B)。接下来,使用四个数据集(GSE36807、GSE12366、GSE10616和GSE102133)来验证结果。这三个基因的诊断价值与GSE95095数据集的结果相似,AQP9的诊断价值优于CD27和HVCN1;在GSE1112366数据集中,AUC值提高到0.916,在GSE16879数据集中,AUC值提高到0.937(图3C-F)。这些结果表明AQP9对CD的诊断性能优于CD27和HVCN1。

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图3. AQP9、CD27和HVCN1在CD中的诊断值

5.AQP9、CD27和HVCN1在CD治疗中的预测价值

三个数据集(GSE16879、GSE98820和GSE112366)为接受抗TNFα治疗的CD患者提供了数据。如GSE98820和GSE112366数据集所示,所有患者对抗TNFα治疗均有反应。结果表明,在三个数据集中,CD处理后,只有AQP9的表达降低(图4A-C)。特别是,AQP9的表达在无应答者中没有显著变化(图4D)。接下来,作者确定AQP9、CD27和HVCN1在CD治疗中的预测值,如图5所示;AQP9在接受治疗的患者中具有中等预测价值,而CD27和HVCN1的预测价值较小。总之,这些结果表明AQP9是监测和预测CD治疗效果的一个有希望的标记物。

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图4.接受治疗CD组织中的基因表达

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图5.AQP9、CD27和HVCN1在CD治疗中的预测值

6.AQP9、CD27和HVCN1在CD组织中的表达

人口统计学和内窥镜数据列于图6A中,CD处于激活阶段,克罗恩病活动指数(CDAI)范围为9到16分。使用医院的CD组织,作者通过IHC检测AQP9、CD27和HVCN1的表达(图6B、C)。结果显示,与相应的正常肠组织相比,CD组织中AQP9、CD27和HVCN1的表达显著增加,这与GSE95095数据集的结果一致。作者还评估了这些基因与CD患者临床特征的相关性。然而,这些基因都与患者的年龄、性别和吸烟状况无关(图7A)。相关性分析显示,CDAI分别与AQP9和CD27之间存在显著相关性,但与HVCN1之间不存在显著相关性,表明AQP9和CD27也与CD的活性相关(图7B)。总之,作者的结果表明AQP9、CD27和HVCN1参与了CD的发病机制。

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图6.CD典型内镜图像

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图7.IHC强度评分比较和相关性分析

小结

在本研究中,通过使用ssGSEA分析CD、非炎症组织和正常肠组织的数据,作者描述了CD中的免疫浸润情况,发现这三种组织中16个免疫细胞的比例存在显著差异。还深入了解了CD背后的免疫细胞,并确定AQP9、CD27和HVCN1是CD的辅助诊断指标。作者还确定AQP9是接受抗TNF治疗的患者的一个有希望的预测指标。然而,未来使用细胞术分析的更大样本和临床信息的研究可以验证这些发现。对非肿瘤研究+免疫组化验证思路感兴趣的老师,欢迎扫码咨询。

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