肝脏脂肪瘤

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TUhjnbcbe - 2021/12/16 15:03:00
今天给大家分享一篇年发表在JournalofAdvancedResearch(IF:6.9)上的一篇非肿瘤生信文章(卒中)的文章:本文首先通过栓塞大脑中动脉构建动物模型,在模型构建成功后的0,6,12,24分别取大脑梗死组织进行研磨,利用试剂盒提取组织液中的蛋白质并进行质谱定量与蛋白质组学分析。通过生物信息学技术鉴定卒中发生过程中的关键基因,并在GEO外部数据集中进行验证。一、摘要本研究中作者将蛋白质组分析应用于颈动脉中段闭塞(MCAO)小鼠模型0h、6h、12h和24h,对23个样本进行蛋白质组谱分析,并鉴定出41个差异表达蛋白(DEPs)。数据的生物信息学分析揭示了免疫反应的重要性,特别是确定了卒中进展过程中的炎症反应、细胞因子-细胞因子受体相互作用、先天性免疫反应和活性氧(ROS)。此外,作者的数据与有时间序列和无时间序列的GEO数据集进行比较,鉴定出相似的通路。而C3、Apoa4和Sa9三种蛋白在MCAO模型中显著上调,被认为是卒中的标志物或药物靶标。二、流程图三、结果简述

1.构建动物模型并提取梗死组织中的蛋白质

通过向大脑中动脉人工注射栓子来构建MCAO模型,并在模型构建后的0,6,12,24h取梗死脑组织切片进行质谱分析。图A为各组大鼠的神经障碍评分:分数越高,代表神经功能受损越重。图B为TTC染色脑梗死组织切片

2.差异蛋白分析

首先将0h组分别与6h,12h,24h组进行差异分析,并将3组差异蛋白取交集,共得到41个差异蛋白(图A),并绘制41种蛋白在23个样本的表达量热图(图B)。通过Cytoscape软件中的ClueGo插件对差异基因进行生物功能与网络分析,共得到4个模块(急性炎症反应,补体和凝血级联反应,细胞氧化解*和蛋白质活化级联反应)(图C)。通过GO和KEGG数据库对41个基因进行富集分析,显示6h、12h和24h基因的显著性(免疫反应功能:先天免疫反应、对细胞因子的反应、急性期反应以及补体和凝血级联反应,均显著增强),表明免疫在卒中发展中起到重要性作用(图D)。

3.GEO数据集验证差异基因

选择两个GEO数据集进行差异分析,结果与上述实验结果类似。(如:Atp1a4在两个数据集的表达均显著下调。Apoa4、Hpx、Plg、Pzp、Serpina3和serinc1在GSE中的表达以及Ahsg、Alb、Apoa1和Orm1在GSE中的表达均在MCAO样品中上调,我们的蛋白质组学分析显示了相同的结果)。接着作者通过qPCR来验证差异基因,发现C3,AP0A4,SA9具有显著差异。

4.短时间序列分析(STEM)

STEM是一个Java程序,可用于聚类、比较和可视化来自短时间序列的基因表达数据,识别重要的时间表达谱以及与这些谱相关的基因。同时,STEM还可以对具有相同时间表达模式的基因集执行功能富集分析,例如GO富集分析。STEM分析结果显示了基因表达的时间动力学聚类的概况。每个折线图代表一个聚类群,相似时间动力学模式的基因被划分到同一聚类群中,折线图趋势代表了该聚类群中基因随时间表达的整体走向。彩色表示具有统计意义(显著时间特征)的聚类群,白色则表示无意义的聚类群。作者对4个时间点的蛋白表达数据进行分析,探索脑卒中进展过程中的基因调控网络。共得到两个cluster:cluster13(99个蛋白)与cluster0(42个蛋白)接着作者对两个cluster的基因进行生物学分析。图C为两个cluster中的蛋白在23个样本中的表达量热图,cluster13在4个时间组基因表达差异较为显著。图D为cluster13的GO-BP与KEGG富集分析结果,正如预期的那样,免疫相关功能,如补体和凝血级联,肽酶活性的负调控和先天免疫应答显著富集。图E确定cluster13基因簇的生物学功能,构建基因-生物学过程网络。图F在23个样本中显示了cluster13的基因表达模式。

5.WGCNA分析

为了进一步确定脑卒中发展过程中基因的共同表达模式,作者对蛋白质组谱数据进行WGCNA分析。首先对样本进行聚类分析,去除离群样本(图A)。接着选取软阈值,当软阈值为9时,更符合无尺度网络(图B)。图C-D构建基因共表达模块并计算各个模块与卒中的相关性,turquoise模块相关性最高。对turquoise模块中的基因进行PPI网络分析,鉴定模块中的hubgene。将PPI网络中的节点与聚类13中的基因进行匹配。发现Apla1、Kng1、Pzp、Plg、Olf等基因既包含在cluster13中,也包含在turquoise模块中,它们与其他基因联系紧密,在网络中起着中心枢纽的作用。

6.GSEA富集分析

接着作者进行了GSEA富集分析。图A-B展示了富集分数(ES)较高的前5个terms,包括凝血、补体、氧自由基通路、干扰素γ反应和凋亡,均在卒中过程中表达上调。图C-E分别为GO富集分析、GSEA的miRNAs和转录因子在6h与0h、12h与6h、24h与12h比较时的富集分数以heatmap表示。

7.总结

本研究结果揭示了炎症反应、细胞因子-细胞因子受体相互作用、先天免疫反应和活性氧(ROS)是卒中后非常活跃的通路。C3、Apoa4与Sa9可能是脑卒中的生物标志物或药物靶点。四、讨论本文是一篇非肿瘤的实验+生信类文章,工作量还算可以(毕竟动物实验较为耗费精力),这也是心脑血管领域的共有的一个问题,取材较为困难,大多需要构建动物模型。作者的生信分析工作并不困难,但笔者认为作者的外部数据集验证并不是很契合,这也是非肿瘤生信分析的一个通病,相较于肿瘤数据较为杂乱。但相较于肿瘤来说非肿瘤生信文章相对好发,本文投稿时影响因子为6.9,最新预测因子已接近10分。这样来看,收获还是很客观的,在座的各位是不是已经心动了,有需要生信服务的小伙伴可以扫面下方
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