单细胞结合转录组数据揭示脂质代谢相关基因和细胞免疫浸润在先兆子痫中的作用

2023-11-30 17:32:31 浏览数 (2)

文章信息

题目:Single-Cell RNA Sequencing and Microarray Analysis Reveal the Role of Lipid-Metabolism-Related Genes and Cellular Immune Infiltration in Pre-Eclampsia and Identify Novel Biomarkers for Pre-Eclampsia 期刊:Biomedicines 日期:2023年8月 DOI:10.3390/biomedicines11082328

分析流程

(1)单细胞测序分析

作者首先对单细胞数据进行QC后得到15311个细胞,随后使用PCA、Harmony和t-SNE对数据集进行处理;使用SingleR进行细胞注释,而后进行拟时序分析,发现这些细胞可以分为具有共同起源的三种状态 ,簇1位于轨迹的起始点

(2)Bulk RNA-seq免疫浸润分析

作者对微阵列数据使用CIBERSORT包进行免疫浸润分析,对比正常组和先兆子痫组的22种免疫细胞的浸润水平(图A、C)。使用这22种免疫细胞的基因集对数据集进行ssGSEA打分,并绘制热图(图B)。结果发现先兆子痫组中活化的NK细胞和M2巨噬细胞浸润水平升高,正常组的中性粒细胞的丰度较高(图C)。

(3)差异分析

作者对微阵列数据集进行DEG分析。差异分析鉴定出186个DEG,其中67个上调基因和119个下调基因,并绘制热图展示上调和下调的top10基因(图A)。

(4)WGCNA分析

作者对GSE48424数据集进行WGCNA分析,选择了软阈值β=2,鉴定出了9个模块。绘制出热图后发现先兆子痫和绿色模块( green )之间存在较强的相关性(相关系数=-0.48),选择绿色模块的265个基因进行后续分析

(5)LMRGs-PE基因获取和通路富集分析

为了找出哪些脂质代谢基因与PE的发病相关,作者从MsigDB数据库获取418个脂质代谢相关的基因(LMRGs),对PE相关基因和LMRGs取交集得到11个LMRG-PE基因(图A),并绘制出热图(图C)。对这11个基因进行KEGG分析(图B)和GO分析(图D),发现这11个基因主要富集于初级胆汁酸生物合成、脂肪消化和吸收以及花生四烯酸代谢相关的通路,并且参与到脂质代谢和生物合成过程。

(6)LMRG-PE在单细胞数据上富集

为了确定LMRG-PE基因在哪些细胞cluster上高表达,作者将11个LMRG-PE在单细胞数据上进行富集,发现PTGS2在对照组中富集,且PTGS2和PLA2G7在单核细胞富集,且这两个基因在先兆子痫样本中表达水平降低;而后作者对这两个基因尽量ROC曲线分析,进一步验证这两个基因的诊断准确性。

(7)核心基因与免疫细胞以及GSEA和GSVA

为了确定PLA2G7和PTGS2这两个基因和免疫细胞浸润之间的联系,作者进行了Spearman相关性分析,发现PLA2G7与自然杀伤T细胞、骨髓源性抑制细胞、效应记忆CD8T细胞和中央记忆CD4T细胞之间呈正相关;PTGS2与中性粒细胞、肥大细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中央记忆CD4T细胞、CD56bright和CD56dim自然NK细胞以及活化的CD4T细胞呈显著正相关(图A)。

作者通过GSEA探索PLA2G7和PTGS2的功能作用(图B,C),发现PLA2G7和PTGS2均与药物代谢-细胞色素P450途径相关;而后作者又通过GSVA对这两个基因在先兆子痫病理状态下的表达水平进行探索(图D,E)。

(8)构建药物基因网络和关键miRNA和TFs的预测

作者使用DGIdb挖掘出可以用于逆转先兆子痫中PLA2G7和PTGS2下调的潜在药物或分子化合物,并构建出药物-基因互作网络(图A)。作者还使用miRNet建立了PLA2G7和PTGS2相关的miRNA和TF调控网络(图B),其中发现miR-335-5p和miR-124-3p不仅与PTGS2相关,而且还与PLA2G7相关;在TF调控网络中,发现了JUN、PPARG、FOS、STAT3和RELA等43个TF不仅调节PTGS2,还参与调节脂质代谢和免疫

后续就是在组织样本上进行PTGS2和PLA2G7这两个基因的转录水平验证,这篇文章大部分内容都是数据挖掘再加上一点组织样本验证,该文章的内容不难复现,做了一个单细胞结合bulk最终挖掘出比较有临床诊断和治疗价值的两个靶点。

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