非肿瘤也分型啦,最新7.5分非肿瘤纯生信,2个月接收,可重复

胆道闭锁(BA)是新生儿期进行性的胆道梗阻性疾病,是导致婴儿持续性黄疸的重要原因,如未得到及时治疗,可迅速发展为肝硬化。在这项研究中,作者应用机器学习方法识别与BA潜在发病机制相关的不同亚型并进行生物信息学分析。首先,作者从基因表达综合(GEO)数据库下载GSE46995微阵列数据集进行无监督层次聚类分析以识别BA亚型。然后通过功能富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用网络分析确定与每个亚型相关的分子机制。GSE15235用于验证。
 
发表杂志:FrontImmunol.
影响因子:7.561
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研究背景
胆道闭锁(BiliaryAtresia,BA)是婴儿期常见的严重肝胆系统疾病之一,以胆管进行性炎症和纤维化为特征,如不及时治疗,晚期会出现胆汁性肝硬化、门静脉高压甚至肝功能衰竭。全球各个国家均有发生,亚洲地区较欧美地区发病率相对较高。Kasai肝门肠造口术和肝移植的发展大大改善了BA患者的预后。然而,BA存活率与手术时间和早期诊断有关。即使在成功手术后,仍有40%-50%的患者出现肝损伤和纤维化进展。肝移植后长期并发症和免疫抑制也是一项重大挑战。阐明疾病表型和发病机制是改善当前BA症状和开发新治疗策略的关键。
流程图
分析解读:
聚类分析
①使用xCell估计基因表达谱的免疫和基质细胞类型。
②应用SNF-CC方法对BA数据集进行聚类。
③基因集变异分析(GSVA)检测GSE46995数据集通路活性变化。
④数据集GSE15235进行验证。

结果:

下图A:基于数据集GSE46995分析的免疫和基质细胞组成。

下图B:使用factoextra包选择最佳簇数(K)。

下图C:使用factoextra包对聚类结果进行可视化。

下图D:用CancerSubtypes包绘制轮廓宽度图。

下图E:BA患者通过SNF和CC的集成方法(SNF-CC)分为3个不同的亚型。

BA亚型的差异表达分析

①检验各亚型之间的差异表达基因。

②维恩图识别代表性差异表达基因。

结果:

下图A:计算2个亚组中每个的差异基因并相交。亚型1、亚型2和亚型3分别由839、1173和1447个代表性基因组成。

下图B:所有3种亚型中代表性基因的热图。

下图C:计算2个亚组的差异免疫细胞并相交,亚型1、2和3分别由10、14和24个代表性免疫细胞和基质细胞组成。

下图D:所有3种亚型中代表性免疫细胞和基质细胞的热图

功能和通路富集分析

①使用R包“clusterProfiler”和“ReactomePA”进行富集分析和通路分析。

结果:

下图A-C:对亚型1(A)、亚型2(B)和亚型3(C)的代表性基因进行了分子功能富集和反应组通路分析。

不同亚型的枢纽基因识别

①通过STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析。

②通过Cytoscape插件MCODE和CytoHubba识别hub基因。

结果:

下图A-C:来自亚型1(A)、亚型2(B)和亚型3(C)的代表性基因的前3个模块,每个模块中的相关中心基因(红色)从degree值中获得。

小结:

在这项研究中,作者从GEO数据库下载BA微阵列数据集,根据xCell评估基因谱的相对富集分析免疫和基质细胞类型。应用机器学习方法对免疫细胞和基因表达进行无监督聚类以揭示BA患者之间的异质性,同时确定BA的3种亚型。然后使用独立的BA数据集进行验证。最后通过识别相关的免疫细胞和中枢基因探索与每个BA亚型相关的差异表达基因和潜在作用机制。

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