摘要
系统性硬化症(SSc)的发病机制目前仍不明确,铁死亡通过介导细胞代谢紊乱和膜破坏等一系列途径,可能在SSc的病理过程中扮演重要角色。本文基于生物信息学寻找系统性硬化症中铁死亡的标志物,试图探索铁死亡在SSc发病机制中的作用、探索潜在的治疗靶点。
(1)从公共基因表达总库GEO下载包含有SSc患者和健康对照组皮肤活检样本的2个基因芯片数据集(GSE181549和GSE125362),ferrDb数据库中下载铁死亡相关基因(FRGs)。将GSE181549和GSE125362基因集筛选差异表达基因,与FRGs取交集,得到目的基因。(2)对差异基因进行火山图、热图、GO、KEGG、GSEA分析,探索特异基因的生物学功能、可能参与的通路。(3)对上述获取的SSc-FRGs的差异基因进行PPI分析,用CytoHubba插件MCC算法筛选关键基因,共同取交集后得到目的关键基因;在GSE146092数据集验证关键基因的表达。(4)将得到的关键基因构建SSc的诊断模型,采用ROC曲线评估。
(1)运用R软件及“Limma”R 包分别对两个芯片的SSc组和健康对照组筛选出表达上调及下调的差异基因(GSE181549中上调基因1034个、下调基因460个,与FRGs取交集得到上调基因28个、下调基因9个;GSE125362中上调基因284个、下调基因80个,与FRGs取交集得到上调基因10个、下调基因4个;共同取交集得到上调基因6个),用韦恩图、火山图、热图展示。将以上差异基因进行GO、KEGG、GSEA富集分析。(2)用STRING在线数据库、Cytoscape对上述差异基因分析并构建PPI网络图;用CytoHubba 筛选的前10个关键基因与两个数据集筛选到的SSc与FRGs共表达的6个基因取交集,得到目的基因4个:IL-6(Interleukin- 6)、NOX4 (NADPH Oxidase 4)、TIMP1(tissue inhibitor of metal protease 1)、CTSB(Cathepsin B)。(3)将得到的4个目的基因(IL6、NOX4、TIMP1、CTSB)联合检测构建SSc的诊断模型,采用ROC曲线评估(AUC=0.959,CI:0.933-0.986,灵敏度为92%,特异度为86.4%)。
本研究筛选到4个FRGs(IL6、NOX4、TIMP1、CTSB)在SSc患者中高表达,可能参与SSc的病理过程。以此构建的SSc的血清学诊断预测模型准确度高,有很高临床应用价值。针对IL6的靶向治疗药物已广泛用于SSc的治疗,疗效得到认可,而NOX4、TIMP1、CTSB亦可能成为潜在的治疗靶点。
