大家好候味，今天要和大家分享的是2021年8月發(fā)表的一篇章：“Weighted gene co-expression network analysis reveals that CXCL10, IRF7, MX1, RSAD2, and STAT1 are related to the chronic stage of spinal cord injury”。在本項(xiàng)研究中劈猿，作者利用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)闡明與脊髓損傷(SCI)相關(guān)的特定模塊和中樞基因畦幢。首先坎吻，作者從GEO數(shù)據(jù)庫下載基因表達(dá)譜GSE45006和GSE2599，通過WGCNA分析識別共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)模塊宇葱。隨后通過構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)和維恩圖來識別樞紐基因瘦真。定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)驗(yàn)證候選基因在脊髓損傷與正常樣品中的表達(dá)。最后黍瞧，作者分析了中樞基因和免疫浸潤細(xì)胞的相關(guān)性诸尽。研究共確定了14402個(gè)基因和7個(gè)模塊。棕色模塊的5個(gè)樞紐基因（CXCL10印颤、IRF7您机、MX1、RSAD2和STAT1）表達(dá)存在顯著差異年局，可能是脊髓損傷的潛在診斷和預(yù)后標(biāo)志物际看。
發(fā)表雜志：AnnTransl Med.
影響因子：3.931
該文章從投稿到接收不到兩個(gè)月，屬于非腫瘤分析經(jīng)典的蹭熱點(diǎn)思路（與免疫浸潤結(jié)合）矢否。而在生信分析部分仲闽，其實(shí)還有很多內(nèi)容可以補(bǔ)充提高。
研究背景
作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分僵朗，脊髓損傷(SCI)是導(dǎo)致殘疾的常見原因赖欣。嚴(yán)重的脊髓損傷伴有上下通路傳導(dǎo)障礙。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)衣迷，SCI影響全球超過2704萬人畏鼓。身體損傷導(dǎo)致受傷脊髓出血、腫脹壶谒、缺血云矫、缺氧、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞壞死汗菜。隨著脊髓水腫和炎癥的發(fā)展让禀，神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的壞死和凋亡擴(kuò)散到損傷中心以外的組織挑社。膠質(zhì)疤痕的形成可以穩(wěn)定繼發(fā)性損傷的擴(kuò)散，也可以阻止軸突的再生巡揍。炎癥反應(yīng)痛阻、水腫、缺血腮敌、缺氧阱当、興奮性毒性、自由基損傷糜工、脂質(zhì)過氧化弊添、細(xì)胞凋亡、膠質(zhì)瘢痕形成等繼發(fā)性損傷都嚴(yán)重影響神經(jīng)的可塑性和功能恢復(fù)捌木。
流程圖
分析解讀：
數(shù)據(jù)收集
①從GEO數(shù)據(jù)庫下載基因表達(dá)譜GSE45006用于WGCNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建油坝。
②從GEO數(shù)據(jù)庫下載基因表達(dá)譜GSE2599用于后續(xù)模型驗(yàn)證。
結(jié)果：歸一化處理后刨裆，GSE45006數(shù)據(jù)集箱線圖的中線處于同一水平澈圈。
篩選模塊基因
①提取前5000個(gè)差異表達(dá)基因的表達(dá)矩陣，作為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的輸入數(shù)據(jù)帆啃。根據(jù)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)規(guī)則選擇加權(quán)系數(shù)β瞬女。
結(jié)果：軟閾值功率下的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析。
下圖A：軟閾值功率函數(shù)的無標(biāo)度擬合指數(shù)链瓦。
下圖B：軟閾值功率函數(shù)的連通性拆魏。
WGCNA
①確定加權(quán)系數(shù)β后，將差異基因的表達(dá)矩陣轉(zhuǎn)化為基因間的鄰接矩陣慈俯、拓?fù)渚仃嚭拖喈惥仃嚒?/p>
②基于TOM渤刃，通過層次聚類方法進(jìn)行基因聚類，通過動(dòng)態(tài)切割算法進(jìn)行系統(tǒng)聚類樹的模塊識別贴膘。
③當(dāng)特征基因的相關(guān)系數(shù)平方>0.9卖子、軟閾值功率為18、基因數(shù)在100以上刑峡、切割高度等于0.95時(shí)洋闽，得到7個(gè)不同的共表達(dá)模塊并用不同顏色表示。
結(jié)果：構(gòu)建了7個(gè)共表達(dá)模塊并以不同顏色顯示突梦。
下圖：基因網(wǎng)絡(luò)的熱圖诫舅。
下圖：模塊特征關(guān)聯(lián)。每行對應(yīng)一個(gè)模塊性狀基因宫患，每列對應(yīng)一個(gè)性狀刊懈。
下圖：棕色模塊基因與脊髓損傷階段基因之間的散點(diǎn)圖。
富集分析
①使用Metascape數(shù)據(jù)庫對特定模塊中的基因進(jìn)行注釋和可視化，進(jìn)行基因本體論(GO)分析和京都基因和基因組百科全書(KEGG)通路分析虚汛。
結(jié)果：
下圖A-C：GO富集分析匾浪。(A)生物過程。(B)細(xì)胞成分卷哩。(C)分子功能蛋辈。
下圖D：KEGG富集分析。
功能模塊關(guān)鍵基因鑒定
①利用String網(wǎng)站構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)将谊。
②使用Cytoscape軟件進(jìn)行可視化冷溶。
③維恩圖分析GSE2599和GSE45006之間的中樞基因铭若。
④qRT-PCR驗(yàn)證大鼠SCI樣本和大鼠正常脊髓樣本的3對慢性期中的5個(gè)候選基因奶栖。
結(jié)果：
下圖：棕色模塊的PPI網(wǎng)絡(luò)赘理。圓圈代表模塊中的樞紐基因居兆，線條表示樞紐基因之間的相互作用。不同的顏色代表不同的聚類基因实蓬。較粗的線代表較高的連接強(qiáng)度。
下圖：GSE2599和GSE45006之間中樞基因的維恩圖分析。
下圖：基于PPI網(wǎng)絡(luò)的5個(gè)關(guān)鍵候選基因的表達(dá)水平褒颈。
下圖：qRT-PCR驗(yàn)證。
樞紐基因與免疫浸潤的相關(guān)性分析
①分析中樞基因和免疫浸潤細(xì)胞的相關(guān)性励堡，并將結(jié)果可視化谷丸。
②構(gòu)建疾病模型，通過流式細(xì)胞術(shù)分析檢測免疫浸潤細(xì)胞的數(shù)量应结。
結(jié)果：
下圖：樞紐基因與浸潤免疫細(xì)胞的相關(guān)性分析刨疼。CXCL10(A)、IRF7(B)鹅龄、MX1(C)揩慕、RSAD2(D)、STAT1(E)和浸潤細(xì)胞扮休。
下圖：流式細(xì)胞分析：脊髓損傷大鼠的CD4 T細(xì)胞和CD19 B細(xì)胞均顯著增加迎卤。
小結(jié)：
在本項(xiàng)研究中，作者利用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）識別與脊髓損傷(SCI)相關(guān)的特定模塊和關(guān)鍵調(diào)控基因玷坠。同時(shí)蜗搔，利用生物信息學(xué)方法對基因模塊和關(guān)鍵基因進(jìn)行功能注釋和功能分析，并對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證八堡。研究發(fā)現(xiàn)棕色模塊被認(rèn)為是SCI階段最關(guān)鍵的模塊樟凄。棕色模塊的CXCL10、IRF7兄渺、MX1缝龄、RSAD2和STAT1五個(gè)樞紐基因之間存在顯著差異，可能是SCI的潛在診斷和預(yù)后標(biāo)志物。另外二拐，免疫細(xì)胞浸潤也可能在SCI的慢性階段發(fā)揮了重要作用服鹅。
