2024年9月20日
本文描述了通过生物信息学分析和实验验证探究原发性干燥综合征与肺腺癌潜在共同致病机制的操作步骤及注意事项。
我的研究通过生物信息学分析和实验验证,探讨原发性干燥综合征与腺癌之间潜在的共同致病机制。旨在阐明这两种疾病相互关联的方式及其背后的影响因素。本研究致力于填补原发性干燥综合征与腺癌之间关联机制认识上的空白,揭示二者共享的致病机制。
这一见解将为受累患者的未来诊断和治疗策略提供参考。在后续研究中,我们希望与胸外科合作,获取原发性干燥综合征(pSS)患者的肺部手术样本,以阐明从淋巴细胞浸润到肿瘤近端部位的进展过程。首先,打开基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO),以原发性干燥综合征和肺腺癌为关键词,搜索基因表达谱。点击 GEO DataSets 数据库中的结果,并在“Top Organisms”中选择 Homo sapiens。
选择并下载感兴趣的数据库及其相应的平台信息。然后打开 GeneCard 数据库,以原发性干燥综合征和肺腺癌为关键词,检索与 pSS 和 LUAD 相关的基因。下载这些疾病相关基因的电子表格。
使用 R 软件,识别并可视化差异表达基因(DEGs),筛选条件为调整后的 P 值小于 0.05,且倍数变化大于 1.2 或小于 0.83。对这些数据集之间的基因表达进行比较和分析。从 GeneCard 数据库中筛选与 pSS 和 LUAD 相关、表达水平大于或等于 20 的基因。
整合来自GEO数据库和GeneCard数据库的与pSS及LUAD相关的差异表达基因(DEGs)。在R软件中安装Venn Diagram包后,获取并可视化与pSS和LUAD相关的差异表达基因。在Metascape网站上,点击“Select File”并上传pSS-LUAD-DEGs的xlsx格式文件。
在“输入物种”和“分析物种”中均选择 Homo sapiens。点击自定义分析,然后点击富集分析并选择 KEGG 通路。取消勾选其他选项。
点击“富集分析”,完成后点击“分析报告页面”。点击“全部打包为一个压缩文件”以下载结果。访问 _FINAL_GO。
查看 Enrichment_GO 文件夹中的 csv 文件以查看结果。在 R 软件中使用 ggplot2 软件包执行 KEGG 可视化程序。对于基因本体(gene ontology,GO)富集分析,将 pSS-LUAD-DEGs 的文本格式列表导入 R,运行 Cluster Profiler 和 Enrich Plot 软件包进行 GO 富集分析及结果可视化。
将分析中的统计学显著性设定为校正后 P 值小于 0.05。访问 STRING 数据库,点击“Browse”(浏览),上传 pSS-LUAD-DEGs 文件。在“Organisms”(物种)中选择 Homo sapiens,然后点击“Search”(搜索)。
单击“继续”后,当结果可用时,点击“设置”。在“基本设置”中,于“最低所需交互得分”处选择“高置信度 0.7”。在“高级设置”中勾选“隐藏网络中未连接的节点”,然后点击“更新”。
单击标题栏中的“导出”以下载蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)关系文本的TSV格式文件。在 Cytoscape 3.7.1 软件中,依次单击 文件、导入 和 从文件导入网络,以导入TSV格式文件并构建PPI网络。使用 NetworkAnalyzer 工具分析网络中的拓扑参数,并通过控制面板中的样式栏优化节点的大小和颜色。
在菜单栏中,选择“工具”和“分析网络”。在表格面板中,单击“度”以按降序排列组件。对于枢纽基因的鉴定与验证,将枢纽基因的文本格式列表导入已加载 PROC 包的 R 软件中。
绘制枢纽基因的受试者工作特征(ROC)曲线,并计算ROC曲线下面积(AUC)值。通过对数据进行分析,使用维恩图展示了pSS差异表达基因(DEGs)与LUAD差异表达基因之间的233个共有差异表达基因。针对pSS与LUAD共有差异表达基因,鉴定出前10条显著富集的KEGG通路,主要与代谢通路相关,包括PI3K-Akt、MAPK以及细胞因子-细胞因子受体相互作用通路。
pSS LUAD差异表达基因的GO富集分析揭示了显著的生物学过程,包括病毒应答和先天免疫应答、细胞组分类别,以及细胞因子受体结合和活性等分子功能。PPI网络包含99个节点和466条边,鉴定出STAT3、STAT1和TP53为关键枢纽基因。PPI网络中度值最高的前20个基因被可视化展示,包括TNF、IL6和EGFR。
首先,进行生物信息学分析,以确定原发性干燥综合征与肺腺癌共病时的炎症通路。在构建动物模型时,将麻醉后的小鼠置于小型动物固定器上,腹部朝上,头部抬高,尾部降低呈45度角。使用细线绕过小鼠上切牙并向上牵拉,将线固定在动物固定器的螺钉上,以充分暴露小鼠口腔腔隙。
打开冷光源灯后,用镊子轻轻拉出小鼠的舌头,充分暴露声门。将18号静脉留置针插入小鼠气管,抽出针芯。在针的外端放置一根棉线,当棉线随小鼠胸部运动而摆动时,表明插入成功。
使用1毫升注射器,先吸取0.2毫升空气,然后吸取0.1毫升PM 2.5悬液,最后再吸取0.2毫升空气。通过18号静脉留置针将混合物注入气管。拔出留置针后,将动物固定装置竖直固定,并顺时针和逆时针旋转各30次,以使肺内PM 2.5悬液均匀分布。
伸直小鼠颈部,将其侧卧放置,以防窒息,并让其恢复。29天后,将已处死的小鼠置于清洁解剖板上,仰卧位固定。使用剪刀和镊子,去除覆盖在腹部、胸部和颈部区域的皮肤和肌肉组织。
沿胸腔两侧肋骨边缘做切口,以暴露胸腔。切断锁骨,以形成足够宽的开口以便检查肺叶。切除从胸骨和肋骨延伸至下颌的颈部肌肉。
将剪刀插入肋骨前缘下方,沿两侧进行切口,以去除覆盖气管的骨性部分。用镊子夹住靠近下颌的气管,将剪刀置于镊子上方,做完全的横向切口。然后用镊子轻轻向上提起气管,同时用剪刀剪断腹侧的组织连接,直至将整个胸腔组织从体内完全移除。
将肺组织平放,用生理盐水冲洗表面。吸干后,将组织分装至冻存管中,于零下80摄氏度保存,以备后续生化实验使用。
本手稿通过生物信息学分析和实验验证,探讨了原发性干燥综合征与肺腺癌之间共同的致病机制。该研究旨在弥补目前对这两种疾病关联性认知上的空白。
本研究将生物信息学分析与实验验证相结合,探讨原发性干燥综合征(pSS)与肺腺癌(LUAD)之间的机制重叠,重点关注炎症驱动的癌变过程。通过鉴定共有的分子通路和核心基因,为免疫肿瘤学和自身免疫性疾病研发管线中的早期发现与靶点验证提供依据,支持基于风险评估的研发组合决策。这些发现有助于实现从假设提出到临床前模型构建的转化连续性,从而降低两种疾病的共同风险。
该工作流程涵盖从早期发现到临床前模型验证的全过程,整合了生物信息学、分子谱型分析和体内实验,用于双重疾病风险评估。