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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。