Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu çalışma, alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD) ve miyokard enfarktüsü (MI) arasındaki ilişkileri, birlikte eksprese edilen genler aracılığıyla araştırdı ve Trombospondin 1'i (THBS1) bir biyobelirteç olarak tanımladı. İmmüno-infiltrasyon analizi, CD8 + T hücrelerini ve nötrofilleri anahtar faktörler olarak ortaya çıkardı ve THBS1, NAFLD ve MI için bir tanı aracı olarak potansiyel gösterdi.
Alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD) ve miyokard enfarktüsü (MI) önemli prevalans ve mortalite ile iki önemli sağlık yüküdür. Bu çalışma, biyoinformatik ve makine öğrenimi kullanarak NAFLD ve MI arasındaki ilişkiyi anlamak ve NAFLD ile ilişkili MI'nın potansiyel önemli biyobelirteçlerini belirlemek için birlikte ifade edilen genleri keşfetmeyi amaçladı. Fonksiyonel zenginleştirme analizi yapıldı, bir ko-protein-protein etkileşimi (PPI) ağ diyagramı oluşturuldu ve diferansiyel olarak ifade edilen bir gen (DEG), Trombospondin 1'i (THBS1) tanımlamak için destek vektör makine özyinelemeli özellik eliminasyonu (SVM-RFE) ve en az mutlak büzülme ve seçim operatörü (LASSO) teknikleri kullanıldı. THBS1, NAFLD hastalarını (AUC = 0.981) ve MI hastalarını (AUC = 0.900) ayırt etmede güçlü performans göstermiştir. İmmüno-infiltrasyon analizi, NAFLD ve MI'lı hastalarda anlamlı derecede düşük CD8 + T hücreleri ve daha yüksek nötrofil seviyeleri ortaya çıkardı. CD8 + T hücreleri ve nötrofiller, NAFLD / MI'yı sağlıklı kontrollerden ayırt etmede etkiliydi. Korelasyon analizi, THBS1'in CCR (kemokin reseptörü), MHC sınıfı (majör histouyumluluk kompleksi sınıfı), nötrofiller, parainflamasyon ve Tfh (foliküler yardımcı T hücreleri) ile pozitif korelasyon gösterdiğini ve NAFLD ve MI hastalarında CD8+ T hücreleri, sitolitik aktivite ve TIL (tümör infiltre eden lenfositler) ile negatif korelasyon gösterdiğini gösterdi. THBS1, sağlıklı kontrollere kıyasla NAFLD/MI tanısı için yeni bir biyobelirteç olarak ortaya çıkmıştır. Sonuçlar, CD8 + T hücrelerinin ve nötrofillerin, NAFLD / MI'lı hastaları sağlıklı bireylerden ayırt etmek için inflamatuar bağışıklık özellikleri olarak hizmet edebileceğini göstermektedir.
Alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD) %25-%30 prevalansı ile önemli bir halk sağlığı sorunudur1. Diyabetli hastalarda NAFLD prevalansının yüksek olduğu bildirilmiştir2. Bununla birlikte, diyabetik olmayan hastalarda NAFLD'nin önemi henüz net değildir. Çalışmalar, NAFLD'nin ateroskleroz patogenezinde bağımsız bir rol oynadığını göstermiştir 3,4. Ek olarak, bir meta-analiz, NAFLD'nin koroner arter kalsifikasyonu, endotel disfonksiyonu ve ateroskleroz ile yakından ilişkili olduğunu ve bağımsız bir kardiyovasküler risk faktörü olarak ortaya çıktığını göstermiştir5. NAFLD ve kardiyovasküler hastalık arasındaki bağlantı hala daha fazla araştırma gerektirmektedir.
Miyokard enfarktüsü (MI), sağlığı tehdit eden ve dünya çapında hastalar ve aileleri üzerinde önemli bir ekonomik yük oluşturan yıkıcı bir hastalıktır6. MI ayrıca NAFLD'li hastalarda önemli bir ölüm nedenidir. British Medical Journal'da yayınlanan bir klinik çalışma, NAFLD hastalarında miyokard enfarktüsü riskinin NAFLD olmayan hastalara göre 1,17 kat daha fazla olduğunu göstermiştir 7,8. Bazı çalışmalar, NAFLD ile ilişkili MI 9,10,11'e katkıda bulunan inflamasyon, oksidatif stres ve lipid metabolizması dahil olmak üzere moleküler yolları tanımlamıştır. Bununla birlikte, NAFLD ve MI'yı birbirine bağlayan temel mekanizmalar belirsizliğini korumaktadır. NAFLD ve MI'nın prognozu ile ilgili yeni biyobelirteçlerin tanımlanması çok önemlidir.
Nüfusun geniş bir kesimini etkileyen NAFLD'nin artan prevalansı, özellikle diyabet ile ilişkisi göz önüne alındığında, önemli bir halk sağlığı sorununun altını çizmektedir. Bununla birlikte, NAFLD'nin diyabetik olmayan hastalar üzerindeki etkisi tam olarak anlaşılamamıştır. NAFLD, ateroskleroz patogenezinde rol oynamaktadır ve koroner arter kalsifikasyonu, endotel disfonksiyonu ve ateroskleroz ile yakından ilişkili olan bağımsız bir kardiyovasküler risk faktörü olarak kabul edilmektedir. Bu ilişkilere rağmen, NAFLD ile miyokard enfarktüsü (MI) gibi kardiyovasküler hastalıklar arasında köprü kuran kesin mekanizmalar daha fazla açıklama gerektirir. MI, dünya çapında ölümlerin önde gelen nedenlerinden biridir ve önemli bir ekonomik yük getirmektedir. NAFLD hastalarında MI riski, NAFLD olmayanlara göre belirgin şekilde daha yüksektir ve bu koşulları birbirine bağlayan moleküler yolların daha derin bir şekilde anlaşılmasına duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır. Enflamasyon, oksidatif stres ve lipid metabolizması katkıda bulunan faktörler olarak öne sürülmüş olsa da, kesin mekanizmalar belirsizliğini korumaktadır. NAFLD ile ilişkili MI'nın prognozu ve yönetimi hakkında bilgi sağlayabilecek yeni biyobelirteçlerin tanımlanmasına acil bir ihtiyaç vardır.
Sonuç olarak, bu çalışmada, NAFLD ve MI için RNA mikroarray veri setleri, NAFLD ve MI arasındaki diferansiyel olarak ifade edilen genlerin (DEG'ler) etkileşimini tanımlamak ve analiz etmek için Ulusal Biyoteknoloji Bilgi-Gen İfadesi Omnibus Merkezi'nden (NCBI-GEO, bkz. Malzeme Tablosu) indirilmiştir. Zenginleştirme analizi, protein-protein etkileşimi (PPI) ağ diyagramı oluşturma, destek vektörü makine-özyinelemeli özellik eliminasyonu (SVM-RFE), ve hub genleri 12,13,14,15,16,17,18,19 tanımlamak için en az mutlak büzülme ve seçim operatörü (LASSO) algoritmaları kullanıldı. NAFLD ve MI hastalarında immün hücreleri incelemek için immüno-infiltrasyon analizi yapıldı. Sonuç olarak, bu yöntemler NAFLD ve MI arasındaki ilişkiyi aydınlatmak için entegre edildi. Şekil 1, bu çalışmada izlenen tasarım sırasını göstermektedir. Bu çalışma, biyoinformatik, makine öğrenmesi ve immüno-infiltrasyon analizini bir araya getirerek, yeni bir tıbbi karar destek platformunun geliştirilmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır.
Bu makalenin temel katkıları şunlardır: (1) Birlikte eksprese edilen genlerin tanımlanması: Çalışma, birlikte eksprese edilen genleri tanımlayarak NAFLD ve MI arasındaki ilişkiyi vurgulamakta ve bu iki durum arasındaki moleküler bağlantıların daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlamaktadır. (2) Biyoinformatik ve makine öğreniminin uygulanması: Destek vektörü makine özyinelemeli özellik eleme (SVM-RFE)17 ve en az mutlak büzülme ve seçim operatörü (LASSO)19 dahil olmak üzere biyoinformatik ve makine öğrenimi tekniklerini kullanan çalışma, THBS1'i diferansiyel olarak ifade edilen bir gen olarak tanımlar. THBS1, NAFLD ve MI hastalarını sağlıklı kontrollerden ayırt etmede yüksek performans gösterir. (3) İmmüno-infiltrasyon analizi: Çalışma, NAFLD ve MI'li hastalarda önemli ölçüde daha düşük CD8 + T hücresi seviyeleri ve daha yüksek nötrofil seviyeleri ortaya çıkaran bir immüno-infiltrasyon analizi yürütür. (4) Korelasyon analizi: Araştırma, THBS1'in CCR (kemokin reseptörü), MHC sınıf I (majör histouyumluluk kompleksi sınıf I), nötrofiller dahil olmak üzere çeşitli bağışıklık faktörleri ile pozitif korelasyon gösterdiğini göstermektedir. parainflamasyon ve Tfh (foliküler yardımcı T) hücreleri. CD8 + T hücreleri, sitolitik aktivite ve tümör infiltre eden lenfositler (TIL) ile negatif korelasyon gösterir.
Kullanılan veritabanlarının, web bağlantılarının ve yazılımların/paketlerin ayrıntıları Materyal Tablosunda listelenmiştir. Kullanılan simülasyon parametreleri Tablo 1'de verilmiştir.
1. RNA mikrodizi veri kümelerinin elde edilmesi
2. DEG'lerin Tanımlanması
3. Zenginleştirme analizi
4. ÜFE ağları oluşturarak ÜFE analizi
5. Makine öğrenimi algoritmaları uygulayarak aday merkezi DEG taraması
6. Teşhis performansını değerlendirmek için ROC eğrisi yapısı
7. İmmün infiltrasyonu keşfetmek için immüno-infiltrasyon analizi
8. İstatistiksel analiz
Önerilen çalışmanın temel bulguları, NAFLD ve MI'nın altında yatan moleküler mekanizmaları aydınlatmak için yapılan çeşitli analizleri kapsayan burada sunulmaktadır.
DEG'lerin Tanımlanması
GSE89632 veri setinde, 76 yukarı regüle ve 20 aşağı regüle gen NAFLD-DEG olarak tanımlanırken (Şekil 2B,D), GSE66360 veri setinde 118 yukarı regüle ve 8 aşağı regüle gen MI-DE...
Bu çalışmada açıklanan yöntem, NAFLD ve MI'nın altında yatan moleküler mekanizmalara yönelik araştırmalar için önemli çıkarımlara sahiptir. Önerilen protokol, THBS1 gibi temel biyobelirteçleri tanımlayarak hem tanısal hem de terapötik müdahaleler için potansiyel hedefler sunmaktadır. Bu yaklaşım, yeni biyobelirteçlerin ve terapötik hedeflerin keşfini kolaylaştırarak, çoklu yolakları ve bağışıklık tepkilerini içeren diğer karmaşık hastalıklara g...
Hiç kimse.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 62271511, U21A200949), Güney Harekat Alanı Komutanlığı Genel Hastanesi Yucai Vakfı (2022NZC011), Guangzhou Bilim ve Teknoloji Programı Projesi (2023A03J0170), Ulusal Geriatri Klinik Araştırma Merkezi (NCRCG-PLAGH-2023006) ve Guangdong Temel ve Uygulamalı Temel Araştırma Vakfı (No.2020A1515010288, No.2021A1515220101) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cytoscape | Cytoscape Consortium | Version 3.6.1 | Used for visualizing protein-protein interaction (PPI) networks |
MI dataset GSE66360 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). | NCBI-GEO database | - | To collect RNA microarray datasets for analysis |
R package clusterProfiler | Bioconductor | - | Used for GO, KEGG, and DO enrichment analyses |
R package ggplot2 | CRAN | - | Used for creating Venn diagrams and other visualizations |
R package GSEABase | Bioconductor | - | Used in conjunction with GSVA for gene set enrichment analysis |
R package GSVA | Bioconductor | - | Used for single-sample gene set enrichment analysis (ssGSEA) |
R package limma | Bioconductor | - | Used for identifying differentially expressed genes (DEGs) |
R package pheatmap | CRAN | - | Used for generating heatmaps |
R package venn | CRAN | - | Used for creating Venn diagrams |
RNA microarray datasets (GSE66360, GSE89632) | NCBI-GEO | - | Publicly available RNA microarray datasets used for analysis |
RStudio | RStudio, PBC | Version 1.4.1717 | Integrated development environment for R |
String database | STRING (www.string-db.org/) | - | Online tool for constructing PPI networks |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır