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關(guān)于非腫瘤生信绍哎,我們也解讀過(guò)很多,主要有以下類(lèi)型
1 單個(gè)疾病分析
2 單個(gè)疾病結(jié)合免疫浸潤(rùn)鞋真,鐵死亡崇堰,自噬等相關(guān)分析
3 兩種相關(guān)疾病聯(lián)合分析,包括非腫瘤結(jié)合非腫瘤涩咖,非腫瘤結(jié)合腫瘤或者非腫瘤結(jié)合泛癌分析
研究背景:
動(dòng)脈粥樣硬化是一種系統(tǒng)性海诲、進(jìn)行性、炎癥性疾病檩互。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成是一個(gè)緩慢的過(guò)程特幔,這為疾病診斷提供了一個(gè)寶貴機(jī)會(huì)。有創(chuàng)血管內(nèi)成像能詳細(xì)地評(píng)估血管狹窄和壁厚闸昨,但非侵入性醫(yī)學(xué)成像更有利于無(wú)創(chuàng)識(shí)別易損斑塊蚯斯,更準(zhǔn)確地分級(jí)心血管風(fēng)險(xiǎn)薄风。因此,迫切需要開(kāi)發(fā)先進(jìn)的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的分子工具拍嵌。
動(dòng)脈粥樣硬化的長(zhǎng)期和緩慢進(jìn)展涉及持續(xù)的免疫反應(yīng)遭赂,免疫機(jī)制是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成和破裂的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,因此横辆,本文應(yīng)用三種機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)確定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成和免疫相關(guān)的特征基因撇他,從而預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展。
研究結(jié)果:
一狈蚤、鑒定與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展和免疫相關(guān)的基因
1困肩、結(jié)合來(lái)自GSE28829和GSE43292隊(duì)列的45個(gè)早期和48個(gè)晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊標(biāo)本的表達(dá)譜(圖1A-B)。
2脆侮、在免疫相關(guān)基因中锌畸,與早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊相比,晚期有114個(gè)表達(dá)下調(diào)他嚷,21個(gè)表達(dá)上調(diào)(圖1C蹋绽,D)芭毙。這些基因與免疫反應(yīng)有關(guān)筋蓖,如細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用和趨化因子信號(hào)通路等(圖1E-H)。
1退敦、通過(guò)MCODE分析粘咖,從PPI網(wǎng)絡(luò)中鑒定出關(guān)鍵的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展和免疫相關(guān)基因(圖2A)。
2侈百、進(jìn)一步分析表明瓮下,它們主要參與細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用、toll樣受體信號(hào)通路钝域、趨化因子信號(hào)通路等途徑(圖2B-E)讽坏,表明這些免疫相關(guān)基因在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展中的關(guān)鍵作用。
1例证、采用LASSO算法篩選出其中的特征基因路呜,包括ITGAL、IL7R织咧、IL18胀葱、CCL19、BTK笙蒙、TLR8抵屿、CD14、CCL5捅位、IL1B轧葛、IL6搂抒、GZMB和TNFSF13B(圖3A、B)尿扯。
2燕耿、采用Random Forest算法,確定了包括MMP9姜胖、ICAM1誉帅、PTPRC等30個(gè)特征基因,(圖3C右莱、D)蚜锨。
3、使用SVM-RFE算法慢蜓,確定了CD14亚再、ITGAL、TNFSF13B晨抡、IL18氛悬、CCL5、PTPRC耘柱、CCRL2如捅、IL7R、MMP9等相關(guān)基因(圖3E)调煎。
4镜遣、通過(guò)以上三種算法最終確定了7個(gè)特征基因:TNFSF13B、CCL5士袄、CCL19悲关、ITGAL、CD14娄柳、GZMB和BTK(圖3F)寓辱。
四、以上特征基因?qū)︻A(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展的診斷效果
1赤拒、7個(gè)特征基因在晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的表達(dá)高于早期(圖3G)秫筏,表明它們?cè)趧?dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展中的潛在作用。
2需了、ROC曲線顯示它們?cè)陬A(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展方面具有良好的診斷效率(圖3H)跳昼。
3、通過(guò)估計(jì)GSE28829和GSE43292聯(lián)合隊(duì)列中每個(gè)特征基因在預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展方面的診斷性能肋乍,提示這些特征基因能夠估計(jì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展(圖4A-G)鹅颊。
五、特征基因在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展中的驗(yàn)證
1墓造、在數(shù)據(jù)集(GSE41571)中進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)堪伍,CCL19在穩(wěn)定斑塊中的表達(dá)高于破裂斑塊锚烦,而ITGAL、CD14和GZMB在破裂斑塊中的表達(dá)高于穩(wěn)定斑塊(圖4H)帝雇。
2涮俄、在GSE120521數(shù)據(jù)集中,不穩(wěn)定斑塊中的TNFSF13B尸闸、CD14和BTK的表達(dá)水平高于穩(wěn)定斑塊(圖4I)彻亲。以上,結(jié)合相應(yīng)的ROC曲線證明特征基因能夠區(qū)分不穩(wěn)定的穩(wěn)定斑塊吮廉,在預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展方面具有良好的診斷性能苞尝。
六、早期至晚期的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的免疫學(xué)特征的改變
1宦芦、與早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊相比宙址,大多數(shù)先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞在晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中表現(xiàn)出更高的浸潤(rùn)水平(圖5A)。
2调卑、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊間的免疫細(xì)胞群之間存在顯著的相互作用(圖5B)抡砂。
3、晚期大多數(shù)免疫檢查點(diǎn)的表達(dá)均高于早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊(圖5C)恬涧。
4注益、特征基因和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)之間存在相互作用(圖5D),并且气破,特征基因與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的免疫檢查點(diǎn)呈正相關(guān)(圖5E)聊浅。
以上提示餐抢,這些特征基因可能在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展過(guò)程中調(diào)節(jié)免疫過(guò)程现使。
七、特征基因的信號(hào)通路分析
通過(guò)GSEA分析發(fā)現(xiàn)旷痕,以上特征基因均與免疫反應(yīng)呈正相關(guān)(圖6A-G)碳锈。
八、基于特征基因的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展預(yù)測(cè)列線圖及小分子化合物分析欺抗。
1售碳、圖7A顯示,這些特征基因間存在顯著的相互作用绞呈∶橙耍基于此,作者構(gòu)建了一個(gè)列線圖作為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展的診斷工具(圖7B)佃声。
2艺智、校準(zhǔn)曲線顯示,列線圖可以準(zhǔn)確地估計(jì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展圾亏,并且診斷為動(dòng)脈粥樣硬化的患者可以從該線列圖中獲益(圖7C-D)十拣。
3封拧、通過(guò)CMap分析出基于以上特征基因的小分子化合物并評(píng)估其抗動(dòng)脈粥樣硬化的能力(圖7E)。
九夭问、基于上述基因的兩種動(dòng)脈粥樣硬化免疫亞型構(gòu)建及分子機(jī)制分析
1泽西、通過(guò)共識(shí)聚類(lèi)方法,根據(jù)135個(gè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展和免疫相關(guān)基因的表達(dá)譜缰趋,對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行了聚類(lèi)分析(圖8A-D)捧杉。
2、這兩種免疫亞型分別命名為C1和C2秘血。PCA顯示了不同亞型之間存在顯著差異(圖8E)糠溜。
3、動(dòng)脈粥樣硬化不同亞型之間的斑塊進(jìn)展和免疫相關(guān)基因的表達(dá)存在明顯的異質(zhì)性 (圖8F)直撤。
4非竿、所有特征基因在C1中的表達(dá)均高于C2亞型(圖9A)。與C2相比谋竖,大多數(shù)免疫檢查點(diǎn)在C1中顯著上調(diào)(圖9B)红柱。并且,C1亞型具有較高的免疫激活(圖9C)蓖乘,C1亞型的免疫細(xì)胞群的浸潤(rùn)水平高于C2亞型(圖9D)锤悄。
綜上,可以確定兩種亞型中C1為免疫亞型嘉抒,C2為非免疫亞型零聚。
研究總結(jié):
動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病,為揭示免疫相關(guān)基因在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)程中的作用些侍,本研究從4個(gè)GEO數(shù)據(jù)集中獲得基因表達(dá)譜隶症,利用三種機(jī)器學(xué)習(xí)算法篩選動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展和免疫相關(guān)的基因。通過(guò)ROC曲線岗宣、ssGSEA蚂会、CMap分析、共識(shí)聚類(lèi)等方法對(duì)所篩選的基因進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)耗式。該研究成功鑒定出7個(gè)特征基因(TNFSF13B胁住、CCL5、CCL19刊咳、ITGAL彪见、CD14、GZMB和BTK)娱挨,并且這些基因能夠預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展余指,提供了一些與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)程相關(guān)的免疫基因及亞型,這有助于更精確的心血管免疫治療让蕾。