生信小課堂
影響因子：7.3
研究概述：
阿爾茨海默埠锇肌（AD）是一種與衰老密切相關(guān)的不可逆的神經(jīng)退行性疾病，發(fā)病機制復(fù)雜且多因素岭皂。越來越多的證據(jù)表明免疫浸潤在AD中有重要作用郊霎。本研究旨在識別免疫浸潤相關(guān)基因，并探索其在AD中的診斷價值蒲障。作者通過分析全面的基因組數(shù)據(jù)歹篓、轉(zhuǎn)錄組譜和免疫細胞特征瘫证，利用生物信息學(xué)方法來發(fā)現(xiàn)與AD免疫失調(diào)相關(guān)的新型遺傳標記和分子途徑，基于這些Hub基因構(gòu)建了有效的列線圖診斷模型庄撮，并預(yù)測了靶向這些基因的化學(xué)藥物用于AD治療背捌。
于非腫瘤生信，我們也解讀過很多洞斯，主要有以下類型
1 單個疾病WGCNA+PPI分析篩選hub基因
2 單個疾病結(jié)合免疫浸潤毡庆，熱點基因集，機器學(xué)習算法等
3 兩種相關(guān)疾病聯(lián)合分析烙如，包括非腫瘤結(jié)合非腫瘤么抗，非腫瘤結(jié)合腫瘤或者非腫瘤結(jié)合泛癌分析
4 基于分型的非腫瘤生信分析
5 單細胞結(jié)合普通轉(zhuǎn)錄組生信分析
研究結(jié)果：
一、鑒定AD訓(xùn)練隊列中的 DEGs
GSE85426亚铁、GSE63060和GSE63061(圖1A)的批量效應(yīng)首先通過R中的“sva”封裝消除(圖1B)蝇刀。將處理后的3個數(shù)據(jù)集合并為AD訓(xùn)練隊列，在AD (N = 374)和對照(N = 328)樣本中共鑒定出404個基因徘溢，包括234個下調(diào)基因和170個上調(diào)基因吞琐，顯示在火山圖(圖1C)和熱圖(圖1D)中。
**二然爆、鑒定AD中與關(guān)鍵浸潤免疫細胞相關(guān)的DEGs **
1. (圖2A) 使用CIBERSORT計算AD組和對照組中22個免疫細胞的比例：與對照相比站粟，AD患者的靜息NK細胞、M0巨噬細胞曾雕、活化骨髓樹突狀細胞奴烙、靜息肥大細胞的比例顯著增加，而CD8+ T細胞剖张、靜息記憶CD4+ T細胞切诀、γ δ T細胞和M2巨噬細胞的比例較低，表明這些differentially
infiltrated immune cells (DIICs)是AD的關(guān)鍵免疫細胞修械。
2. 作者檢測到277個DEG與這些DIIC顯著相關(guān)趾牧。功能分析顯示，DIICs相關(guān)的DEGs顯著富集為26個GO項（圖2B肯污，如SRP依賴性共翻譯蛋白靶向膜翘单，核轉(zhuǎn)錄mRNA分解代謝過程，無義介導(dǎo)的衰變蹦渣，翻譯）和8種KEGG通路（圖2C哄芜，包括核糖體、氧化磷酸化柬唯、亨廷頓病认臊、阿爾茨海默病、帕金森病锄奢、非酒精性脂肪性肝病失晴、蛋白酶體和心肌收縮）剧腻。
3. 圖2D的PPI網(wǎng)絡(luò)揭示了DIIC相關(guān)DEG之間的密切相互作用。
三涂屁、WGCNA進一步篩選DIIC相關(guān)DEGs
1. 在WGCNA中共分析277個DIIC相關(guān)DEGs书在，選擇軟閾值為5，在R2 = 0.9時構(gòu)建無標度網(wǎng)絡(luò)(圖3A)拆又，通過圖3B的Dynamic TreeCut識別出7個模塊儒旬，圖3C的多維尺度分析顯示同一模塊的基因分布在同一區(qū)域。接著將DIIC相關(guān)的DEG投影到這些模塊帖族，F(xiàn)isher的精確測試表明它們在藍色栈源，棕色，綠色和紅色模塊中顯著富集竖般。
2. 圖3D的模塊-性狀相關(guān)性分析表明：
藍色模塊與靜息記憶CD4 T細胞（cor=0.35）和δγ-T細胞（cor=0.39）正相關(guān)甚垦；
棕色模塊與M0巨噬細胞(cor=-0.35)負相關(guān)；紅色模塊與CD8 T細胞（cor = -0.47）負相關(guān)涣雕；
綠色模塊與M0巨噬細胞（cor=0.49）正相關(guān)制轰，與CD8 T細胞（cor=-0.33）、靜息記憶CD4 T細胞（cor = -0.32）胞谭、δγ T細胞（cor = -0.34）、M2巨噬細胞（cor = -0.3）負相關(guān)男杈；
3. 因此作者使用藍色模塊中的118個丈屹、棕色模塊中17個、綠色模塊中30個和紅色模塊中12個DIIC相關(guān)DEGs進行下游分析伶棒。
四旺垒、AD中DIIC相關(guān)診斷模型的構(gòu)建與驗證
1. 采用不同的機器學(xué)習方法來篩選AD中的DIIC相關(guān)生物標志物：使用RFE鑒定出 16個候選基因 (圖4A)，通過LASSO提取了37個候選生物標志物(圖4B)肤无，使用RF算法鑒定出46個基因(圖4C)先蒋。
2. 最終獲得10個重疊基因作為AD的穩(wěn)健生物標志物。在訓(xùn)練集（圖5A）中宛渐，除DDIT4外竞漾，其他9個基因在AD中的表達均較對照組顯著降低。此外這10個基因在測試集(圖5B)的表達趨勢相似窥翩，CMTM2业岁、DDIT4、LDHB寇蚊、NDUFS5笔时、RPL21基因的表達差異顯著。
3. 本研究還納入6例阿爾茨海默病患者和6例健康對照仗岸，通過外周血qPCR驗證允耿，這些基因的表達趨勢與上述生信分析結(jié)果一致(圖6)借笙。
4. 圖7A是基于這10個基因構(gòu)建的列線圖。圖7B的決策曲線顯示较锡，與其他單一生物標志物模型相比业稼，患者從組合列線圖模型中獲得的收益最高。圖7C念链、D在測試隊列中進一步證明了組合列線圖模型的有效應(yīng)用盼忌。
5. 在CTD數(shù)據(jù)庫中篩選了與特征性免疫DEG相關(guān)的化學(xué)藥物，共鑒定出4-羥基-2烯醛掂墓、羅格列酮谦纱、白藜蘆醇、秋水仙堿等28種化學(xué)物質(zhì)君编，構(gòu)建了由94對化學(xué)-生物標記物組成的化學(xué)-生物標記物網(wǎng)絡(luò)(圖8跨嘉，方形代表特征基因，黃圈代表AD相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的小分子)吃嘿。
研究總結(jié)：
本文使用CIBERSORT祠乃，WGCNA和機器學(xué)習的綜合分析，首次在AD中確定了10種免疫浸潤相關(guān)生物標志物兑燥，并構(gòu)建可靠的診斷列線圖和候選化學(xué)物質(zhì)亮瓷，在基因水平上提高了對免疫細胞與AD之間關(guān)系的理解，并為AD患者的治療提供指導(dǎo)降瞳。
