亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        加權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析識(shí)別慢性腎臟病足細(xì)胞損傷關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)基因MAGI2*

        2018-09-01 07:19:48王萬(wàn)鵬唐伯玉沈劍簫李永剛蒯巧林高甄典李娟梁森林陳皓瑜
        關(guān)鍵詞:共表達(dá)探針腎小球

        王萬(wàn)鵬,唐伯玉,沈劍簫,李永剛,蒯巧林,高甄典,李娟,梁森林,陳皓瑜

        (1.江蘇省漣水縣人民醫(yī)院,江蘇 淮安 225400;2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院,上海 200127)

        慢性腎臟?。╟hronic kidney disease,CKD)與足細(xì)胞損傷常常互為因果,足細(xì)胞損傷機(jī)制極其復(fù)雜,多種理化、生物因素均可影響足細(xì)胞的功能。本研究擬采用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(weighted gene coexpression network analysis,WGCNA)挖掘從美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)的基因表達(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)(gene expression omnibus,GEO)下載到的足細(xì)胞損傷體外模型以及CKD患者腎小球表達(dá)譜數(shù)據(jù)集,分析CKD狀態(tài)下腎小球足細(xì)胞損傷后加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,識(shí)別CKD狀態(tài)下足細(xì)胞損傷的相關(guān)基因模塊及模塊內(nèi)樞紐(hub)基因,為進(jìn)一步探索CKD足細(xì)胞損傷的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制提供一種新思路。

        1 材料與方法

        1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

        下載數(shù)據(jù)集GSE66107、GSE93798,GSE30528、GSE32591和GSE99339,其中GSE66107為嘌呤霉素氨基核苷(purinomycin amino nucleoside,PAN)誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷體外模型;GSE93798、GSE30528、GSE32591分別為通過(guò)激光微切割獲得的IgA腎病、糖尿病腎?。╠iabetic kidney disease,DKD)、狼瘡性腎炎(lupus nephritis,LN)患者腎小球mRNA表達(dá)數(shù)據(jù),以上4個(gè)數(shù)據(jù)集用于差異表達(dá)基因(differentially expressed genes,DEG)分析;數(shù)據(jù)集GSE99339由多種CKD患者腎小球表達(dá)譜數(shù)據(jù)構(gòu)成,疾病包括:LN、IgA腎病、膜性腎小球腎炎(membranous glomerulonephritis,MGN)、高血壓性腎?。╤ypertensive nephropathy,HT)、局灶節(jié)段性腎小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis,FSGS)、腎腫瘤切除(tumor nephrectomy,TN)、微小病變腎?。╩inimal change disease,MCD)、DKD、 薄 基 膜 病(thin membrane disease,TMD),共133例患者用于WGCNA分析。見(jiàn)表1。芯片的探針注釋信息來(lái)自Affymetrix公司下載的原始文件。

        1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

        采用R語(yǔ)言(3.4.0版)中的Affy包對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,包括ReadAffy函數(shù)讀取原始文件(后綴名為.CEL);全局歸一化矯正(Robust Muti-array Average,RMA)函數(shù)歸一化及對(duì)數(shù)化;mas5calls函數(shù)檢測(cè)基因表達(dá)情況,函數(shù)結(jié)果表現(xiàn)為“表達(dá)(P)”或“缺失(A)”,本研究選擇在各數(shù)據(jù)集樣本中表達(dá)超過(guò)50%的探針用于后續(xù)研究;KNN法補(bǔ)充缺失值;limma包進(jìn)行差異表達(dá)值計(jì)算,并用貝葉斯方法進(jìn)行多重檢驗(yàn)校正,最終選取閾值錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(false discovery rate,FDR)<0.05及倍數(shù)變化(fold change,FC)≥1.5得到DEG。

        1.3 WGCNA

        1.3.1 模塊構(gòu)建及可視化 GSE99339數(shù)據(jù)集包含5個(gè)批次(bacth),使用sva包中ComBat函數(shù)去除批次效應(yīng)后運(yùn)行WGCNA包進(jìn)行基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與模塊鑒定。共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)模塊內(nèi)各基因利用DAVID 6.7(https://david.ncifcrf.gov/)在線工具進(jìn)行基因本體(gene ontology,GO)分析。利用Cytoscape繪制WGCNA導(dǎo)出的加權(quán)共表達(dá)基因網(wǎng)絡(luò),并通過(guò)插件Cluego(v2.3.5)與 Cluepedia(v1.3.5)關(guān)聯(lián) String 數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行模塊內(nèi)基因GO(功能)和京都基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析與蛋白間互作網(wǎng)絡(luò)(protein-protein interactions,PPI)可視化分析。Gluego插件參數(shù)設(shè)置為pV≤0.05,其余為默認(rèn)參數(shù)。

        1.3.2 足細(xì)胞特異性陽(yáng)性標(biāo)準(zhǔn)基因 JU等[1]在過(guò)去的研究中使用高通量數(shù)據(jù)以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)發(fā)展處一種迭代算法,通過(guò)該算法分別定義統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的50種足細(xì)胞特異性標(biāo)準(zhǔn)基因(podocyte standard gene,PSG)。PSG包括:ACTN4、NPHS1及NPHS2等。

        表1 數(shù)據(jù)集納入及分析結(jié)果

        2 結(jié)果

        2.1 足細(xì)胞損傷體外模型及CKD患者腎小球差異表達(dá)基因分析

        經(jīng)過(guò)預(yù)處理并刪除低表達(dá)探針(表達(dá)率<50%數(shù)據(jù)集樣本數(shù))后剩余探針?lè)謩e為26 357、11 118、11 296及7 194個(gè),合并重復(fù)探針和刪除無(wú)注釋探針后,最終分別得到6 154、3 882、1 422、840個(gè)DEG(FDR<0.05,F(xiàn)C≥1.5)(見(jiàn)表1)。使用R語(yǔ)言ggplot包繪制DEG熱圖,可見(jiàn)所得DEG可以區(qū)分出大部分CKD患者或者損傷的足細(xì)胞(見(jiàn)圖1A~D)。本研究4個(gè)數(shù)據(jù)集共得到9 217個(gè)DEG,共同DEG(coDEG)15個(gè),其中上調(diào)基因4個(gè)(見(jiàn)圖1E),下調(diào)基因11個(gè)(見(jiàn)圖1F),分別為CDKN1C,MYO5C,C1orf21,KBTBD11,NR3C2,F(xiàn)ZD2,MAGI2,LPL,ZFPM2,USP46,PRKAR2B,TRIM38,DESI1,CTSS,ITGB2。

        2.2 WGCNA構(gòu)建基因共表達(dá)模塊

        9 217 個(gè)DEG中有1 260個(gè)DEG表達(dá)趨勢(shì)在2個(gè)或2個(gè)以上數(shù)據(jù)集中存在相反(與對(duì)照組比較),刪除后剩余7 957個(gè)DEG,其中4 031個(gè)DEG存在于GSE99339預(yù)處理后的表達(dá)譜中,被用于WGCNA分析(見(jiàn)表1)。網(wǎng)絡(luò)模塊分析結(jié)果易受離群樣本的影響,因此在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)之前去除離群的樣本數(shù)據(jù)顯得尤為重要。相關(guān)研究常采用芯片間相關(guān)度(inter.array correlation,IAC)來(lái)評(píng)估芯片數(shù)據(jù)的分布情況。IAC可以通過(guò)計(jì)算任意一對(duì)芯片上所有探針表達(dá)水平的相關(guān)系數(shù)獲得,芯片之間的關(guān)系可以用樹(shù)形圖來(lái)展示,平均IAC值較低的樣本,或者在樹(shù)形圖上無(wú)法聚類的樣本即為離群樣本,應(yīng)被去除。本研究使用WGCNA包中的函數(shù)dist()計(jì)算樣本間的IAC,并通過(guò)hclust()函數(shù)繪制133個(gè)樣本4 031個(gè)DEG構(gòu)成的樹(shù)形圖,結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯離群值和疾病聚集(見(jiàn)圖2A);根據(jù)動(dòng)態(tài)分層剪切樹(shù)算法最終得到12個(gè)基因模塊(見(jiàn)圖2B),以顏色的英文命名,其中g(shù)rey模塊包含518個(gè)DEG,表示未納入任何模塊的基因集合。

        2.3 足細(xì)胞損傷相關(guān)基因模塊鑒定及分析

        12個(gè)基因模塊與未歸類的grey模塊(見(jiàn)表2),本研究中共包含PSG 22個(gè),其中尤以green和red模塊最多,分別為10和4個(gè)。同時(shí)通過(guò)DAVID進(jìn)行模塊內(nèi)基因功能富集發(fā)現(xiàn)green和red模塊所含基因與腎小球發(fā)育、細(xì)胞外基質(zhì)解聚、細(xì)胞機(jī)械刺激等足細(xì)胞常見(jiàn)的病理狀態(tài)密切相關(guān),因此筆者認(rèn)為這兩個(gè)模塊與足細(xì)胞損傷關(guān)系較為密切。另一方面,與兩個(gè)模塊比較,發(fā)現(xiàn)green模塊中包含更多的coDEG,因此可以推測(cè)green模塊中的基因可能參與多種CKD發(fā)展中 的足細(xì)胞損傷。

        圖1 各數(shù)據(jù)集差異基因表達(dá)熱圖及韋恩圖

        圖2 WGCNA分析構(gòu)建基因共表達(dá)模塊

        2.4 足細(xì)胞損傷相關(guān)模塊加權(quán)網(wǎng)絡(luò)分析

        hub基因是指在模塊中連接度最高的一系列基因,與全局網(wǎng)絡(luò)中的樞紐基因比較,模塊中的樞紐基因往往更有生物學(xué)意義。本文定義的WGCNAhub基因?yàn)槟K內(nèi)平均連接度(Kwithin)前5%的基因[2]。結(jié)果顯示,green模塊中MAGI2基因可以同時(shí)作為即是green模塊的hub基因也是本研究中的coDEG和PSG(見(jiàn)表2),結(jié)果高度提示MAGI2不僅具有CKD足細(xì)胞損傷的分子標(biāo)志物潛在價(jià)值,也可能在早期足細(xì)胞損傷中起到重要生物學(xué)作用。選擇關(guān)聯(lián)權(quán)重閾值≥0.05構(gòu)建mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖4A),并使用Cytoscape及ClueGO插件并聯(lián)合String數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建green模塊內(nèi)所有基因的KEGG/GO/PPI互作網(wǎng)絡(luò),進(jìn)一步挖掘模塊內(nèi)基因參與的生物學(xué)進(jìn)程及蛋白相互作用,結(jié)果顯示與MAGI2表達(dá)或蛋白互作高度相關(guān)的多種基因已經(jīng)被報(bào)道參與足細(xì)胞損傷,包括NPHS2、FGF1、BMP7等(見(jiàn)圖4B)。

        表2 構(gòu)建出的模塊資料及所含基因總結(jié)

        圖3 各模塊功能富集結(jié)果(取P值最小前3項(xiàng))

        圖4 green模塊內(nèi)基因功能及相互作用網(wǎng)絡(luò)可視化

        3 討論

        CKD時(shí)足細(xì)胞損害機(jī)制極其復(fù)雜,涉及多種通路及細(xì)胞因子[3]。但傳統(tǒng)的生物學(xué)研究以單基因或蛋白為出發(fā)點(diǎn),因此其僅能對(duì)生物系統(tǒng)的局部作出解釋,難以對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行全面的探索。相比之下,WGCNA是一種從高通量數(shù)據(jù)中挖掘模塊(module)信息的算法。在本方法中module被定義為一組具有類似表達(dá)譜的基因,如果某些基因在一個(gè)生理過(guò)程或不同組織中總是具有相類似的表達(dá)變化,那么有理由認(rèn)為該基因在功能上是相關(guān)的,可以把其定義為一個(gè)模塊(module)。這似乎有點(diǎn)類似于進(jìn)行聚類分析所得結(jié)果,但不同的是,WGCNA的聚類準(zhǔn)則具有生物學(xué)意義,而非常規(guī)的聚類方法(如利用數(shù)據(jù)間的幾何距離),因此該方法所得結(jié)果具有更高的可信度,更有利于從生物功能整體入手考慮基因功能以及內(nèi)在關(guān)聯(lián)[4]。

        本研究所納入的GSE66107數(shù)據(jù)集是PAN誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷的經(jīng)典體外模型,PAN是嘌呤霉素的衍生物,具有選擇性的腎損害作用,PAN所致的腎臟損傷與人類腎病損傷一致,早期表現(xiàn)為足細(xì)胞足突融合和消失的微小病變(MCD),隨著PAN作用時(shí)間的延長(zhǎng)和蓄積量的增加,足細(xì)胞凋亡增加,進(jìn)一步發(fā)展為局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS),而PAN作用的靶細(xì)胞即為足細(xì)胞。因此通過(guò)足細(xì)胞體外損傷模型的基因表達(dá)變化與另3個(gè)CKD患者腎小球基因變化取交集,有利于排除腎臟其他實(shí)質(zhì)細(xì)胞(如系膜細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞)表達(dá)變化的干擾,可以更明確探討CKD時(shí)足細(xì)胞內(nèi)可能存在的基因表達(dá)異常。最終將4個(gè)數(shù)據(jù)集所得到的DEG結(jié)合含有133個(gè)CKD樣本表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行WGCNA分析,并通過(guò)GO富集分析現(xiàn)red和green模塊在GO分類上與多種足細(xì)胞損傷相關(guān)進(jìn)程較為密切:如機(jī)械刺激反應(yīng)(cell response to mechanical stimulus)[5]、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)(response to endoplasmic reticulum stress)[6-7]、腎小球發(fā)育(glomerulus development)、細(xì)胞外基質(zhì)分解[8](extracellular matrix disassembly)等。更有價(jià)值的是,筆者發(fā)現(xiàn)green模塊中的hub基因MAGI2也同為本研究中的coDEG和PSG,同時(shí),網(wǎng)絡(luò)可視化結(jié)果顯示MAGI2與多種文獻(xiàn)已報(bào)道的在足細(xì)胞損傷或腎臟病中起到重要“著名”基因相關(guān)量,如FGF1[9]、BMP7等[10]。這意味著MAGI2可能具有作為足細(xì)胞損傷早期分子標(biāo)志物的潛在價(jià)值,并且在足細(xì)胞損傷中起到重要的調(diào)控作用,同時(shí)通過(guò)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建識(shí)別其高度相關(guān)的節(jié)點(diǎn)基因,對(duì)后續(xù)MAGI2的調(diào)控機(jī)制研究提供重要線索。

        本研究不足之處在于從GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的基因表達(dá)譜無(wú)法得到相應(yīng)的臨床資料,如腎小球?yàn)V過(guò)率(eGFR)、血肌酐(Scr)、尿蛋白等,如果可以加入該臨床參數(shù)作為參考,那么WGCNA分析時(shí)更可以將所得模塊與該臨床信息進(jìn)行相關(guān)性分析,挖掘模塊可能所具有的生物學(xué)意義,發(fā)揮WGCNA的更大作用。

        綜上所述,本研究通過(guò)運(yùn)用一系列合理的生物信息學(xué)手段,分析CKD患者腎小球內(nèi)與足細(xì)胞損傷相關(guān)度的15個(gè)差異變化基因,同時(shí)通過(guò)共表達(dá)分析構(gòu)建出足細(xì)胞損傷相關(guān)基因模塊green,研究結(jié)果對(duì)于CKD,尤其是足細(xì)胞損傷的早期診斷提供線索,同時(shí)為足細(xì)胞保護(hù)相關(guān)研究提供依據(jù)及參考,是WGCNA在CKD足細(xì)胞損傷中的一次新型嘗試。

        猜你喜歡
        共表達(dá)探針腎小球
        侵襲性垂體腺瘤中l(wèi)ncRNA-mRNA的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)
        膀胱癌相關(guān)lncRNA及其共表達(dá)mRNA的初步篩選與功能預(yù)測(cè)
        中西醫(yī)治療慢性腎小球腎炎80例療效探討
        多通道Taqman-探針熒光定量PCR鑒定MRSA方法的建立
        BOPIM-dma作為BSA Site Ⅰ特異性探針的研究及其應(yīng)用
        中國(guó)流行株HIV-1gag-gp120與IL-2/IL-6共表達(dá)核酸疫苗質(zhì)粒的構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)免疫研究
        腎小球系膜細(xì)胞與糖尿病腎病
        透射電子顯微鏡中的掃描探針裝置
        胃癌患者癌組織HIF-1α、TGF-β共表達(dá)及其臨床意義
        多種不同指標(biāo)評(píng)估腎小球?yàn)V過(guò)率價(jià)值比較
        任你躁欧美一级在线精品免费| 欧美成人看片一区二区三区尤物| 午夜内射中出视频| 人妻丝袜中文无码av影音先锋专区| 丰满人妻熟妇乱又伦精品软件| 国产在线观看www污污污| 国产主播在线 | 中文| 一区二区三区少妇熟女高潮| 国产人妖av在线观看| а天堂中文在线官网在线| 国产精品女人呻吟在线观看| 国产成人无码区免费内射一片色欲 | 青青草国产在线视频自拍| 丰满人妻被两个按摩师| 亚洲精品美女自拍偷拍| 亚洲欧美日韩精品高清| 成人免费xxxxx在线观看| 区二区欧美性插b在线视频网站 | 一区二区三区国产精品| 人妻少妇精品专区性色anvn| 亚无码乱人伦一区二区| 国产乱人视频在线播放| 97精品伊人久久大香线蕉app| 亚洲图片第二页| 中文字幕丰满人妻被公强| 国产一区二区三区色哟哟| 色噜噜亚洲男人的天堂| 性高朝大尺度少妇大屁股| 三上悠亚精品一区二区久久| 亚洲av第一区综合激情久久久| 国产乱理伦在线观看美腿丝袜| 五月综合缴情婷婷六月| 国产精品18久久久久久不卡中国 | 中文字幕亚洲综合久久天堂av| 中文字幕中文有码在线| 久久婷婷综合色丁香五月| 日本人妻av在线观看| 国产亚洲精品97在线视频一| 天天弄天天模| 亚洲国产精品线路久久| 亚洲美女国产精品久久久久久久久 |