基于移植后闭塞性细支气管炎间充质干细胞芯片数据的生
物信息学分析
张抗抗 陈德晖
【摘 要】【摘要】目的 应用生物信息学方法研究闭塞性细支气管炎移植物中间充质干细胞与肺源性间充质干细胞的差异基因表达。方法 从基因表达数据库 (GEO)在线数据库中下载并分析获得的闭塞性细支气管炎和胎肺肺组织中间充质干细胞明显表达差异的233个基因。对差异基因进行功能富集并分析蛋白质与蛋白质间相互作用关系。结果 共筛选出233 个差异基因,其中上调基因142 个,下调基因91 个。利用DAVID 数据库对差异基因进行GO 和KEGG Pathway分析显示,差异基因主要富集于磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B (PI3K-Akt)信号通路、酪氨酸磷酸化正性调节、淋巴管生成的正性调节、生长因子活性、金属肽酶活性等相关。将差异基因进行蛋白质相互作用分析后筛选出网络的核心基因主要为COL1A1、FGF2、ASNS、PHGDH、COL3A1、INHBE,核心基因之间存在复杂的相互作用。结论 肺源性与移植后闭塞性细支气管炎移植物中间充质干细胞差异基因的相互作用可能与移植后闭塞性细支气管炎的发生有关,为进一步基础研究提供实验靶点。 【期刊名称】《国际呼吸杂志》 【年(卷),期】2019(039)015 【总页数】6
【关键词】【关键词】细支气管炎,闭塞性;基因表达;计算生物学;间充质干细胞 ·论 著·
基金项目：国家自然科学基金 (81770063);广东省社会发展领域科技计划项目
(2014A020212356);广州市科技创新项目 (201504281719217);呼吸疾病国家重点实验室开放课题 (SKLRD20160P005)
Fund program:National Natural Science Foundation of China（81770063）；Science and Technology Planning Project of Guangdong Province of China（2014A020212356）；Innovation Project of Guangzhou（201504281719217）；National Key Laboratory of Respiratory Diseases（SKLRD20160P005）
闭塞性细支气管炎 (bronchiolitis obliterans,BO)是一种小气道炎性损伤所致的慢性气流受限综合征,病理主要表现为直径＜2 mm 细支气管的部分或完全闭塞[1],其中移植后BO 是指发生在肺移植、造血干细胞移植后的肺部并发症。移植后BO 发病机制复杂,确切的发病机制目前仍然未明。间充质干细胞 (mesenchymal stem cells,MSCs)在移植领域有应用前景广泛,已有将其应用于移植后BO 的研究。然而移植后BO 患者移植物中MSCs与肺源性的MSCs在基因表达上的差异在移植后BO 发病机制有待进一步研究。基因芯片是目前高通量研究疾病基因表达谱的一种重要手段,随着相关疾病研究的进行,公共数据库存储有大量的相关疾病的基因数据。本研究将利用生物信息学技术对基因芯片数据进行选择与分析,以期为移植后BO 发病机制提供基础数据。
1 材料和方法
1.1 资料来源 从NCBI的公共基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)(http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/gds)中搜索所有BO 相关的基因芯片数据,下载符合实验要求的数据集一套,其系列号为GSE74163 的数据集,该数据集均来自GPL10558平台。由Rolandsson Enes S于2015年提交,
该数据集包括新生肺组织的MSCs样本,成人肺移植后BO 肺组织MSCs样本。实验选取该数据集中的正常胎肺组织样本中分离的肺源性MSCs和移植后BO 肺组织样本中的MSCs作为后续分析的样本。 1.2 研究方法
1.2.1 差异表达基因的筛选 利用GEO 自带的GEO 2R 分析工具对GSE74163数据集中的数据进行分析,以调整后P ＜0.05,|log2FC|＞2 为筛选条件选择数据集中差异表达的基因,并且将筛选出表达上调或下调的基因作为进一步分析的对象。
1.2.2 差异表达基因的GO 功能富集和KEGG 通路富集分析 利用DAVID 6.8在线分析软件对差异表达基因进行GO 功能富集分析和KEGG 通路富集分析,以P ＜0.01作为筛选条件。
1.2.3 差异基因编码蛋白质的相互作用网络的构建及模块分析 采用STRING 在线数据库(http：//string-db.org/), 置信度 (confidence score)≥0.4,互作最大值 (maximum number of interactors)=0设为筛选条件。将参与GO 功能富集和KEGG 通路富集的差异基因所编码的蛋白进行蛋白相互作用分析。并利用Cytoscape软件对网络进行拓扑学分析,以度值 (Degree)前6位的差异基因作为蛋白相互作用网络中的关键基因。利用Cytoscape (版本3.7.0)软件的插件 MCODE对蛋白互作网络进行模块分析,以 MCODE 分数＞4分作为显著性模块的筛选标准,并且利用DAVID 数据库对筛选出的模块中的基因进行功能和通路分析。分析经Cytosacpe筛选出蛋白质相互作用网络中的关键基因的功能与其所在通路。
2 结果
基于移植后闭塞性细支气管炎间充质干细胞芯片数据的生物信息学分析
