リウマチ性関節炎における筋肉疾患の知識の地図化:書誌計量学およびバイオインフォマティクス研究

サマリー

本研究は、リウマチ関連筋疾患の現在の研究状況を明確にするために文献計量分析を用い、さらにバイオインフォマティクスの手法を用いてリウマチ性関節炎と筋炎の間の共通遺伝子や強化経路を調査しています。

要約

本研究は、2015年1月1日から2024年12月31日までのWeb of Scienceコアコレクションデータベースから取得した、リウマチ性関節炎(RA)と筋肉障害の併存症に関連する文献の文献計量分析を実施しました。発表された論文の主要な特徴を検証することで、この分野の世界的な研究ホットスポットを特定することを目指しました。VOSviewer、CiteSpace、Scimago Graphica、Excelなどのツールを用いて、研究状況の視覚的分析が行われました。分析の結果、この分野の年間論文量は周期的な変動を示していることが明らかになりました。アメリカが総論文数でトップ、次いで中国が続きました。出版機関は地域的な協力ネットワークを形成し、大きな放射効果をもたらしました。スウェーデンのカロリンスカ研究所とカロリンスカ大学病院がそれぞれ50本と30本の論文で1位と2位にランクされました。特定の研究テーマに関しては、キーワードクラスタ分析で筋炎、腫瘍壊死因子、代謝を含む12のテーマクラスターが特定されました。筋炎は関節リウマチと筋疾患の併存症における研究のホットスポットであることを踏まえ、さらにGeneCardsを用いて関節リウマチと筋炎の遺伝子発現と経路の相関を解析し、結果を図示的に示しました。GeneCardsスクリーニングでは359の共通遺伝子が特定されました。タンパク質間相互作用ネットワーク解析により、TNF、IL6、IFNGなどの遺伝子が中心的な位置を占めていることが明らかになりました。KEGG濃縮解析では、TNF、JAK-STAT、IL-17シグナル伝達経路が重要な役割を果たすことが示されました。

概要

関節リウマチ(RA)は、関節の対称性関与を特徴とする慢性自己免疫性炎症性疾患であり、世界的に約0.5–1%の有病率があります^1,2。RAの主要な病理的メカニズムは、免疫系の異常な活性化を伴い、持続的な滑膜炎症と関節病理学的変化の連鎖反応を引き起こすことである^。滑膜はRAの主な標的ですが、心血管疾患、骨粗鬆症、筋肉関連疾患など、さまざまな全身症状を伴う^{ことが多いです。}これらの中でも、筋萎縮、筋力低下、筋炎などのRA関連の筋肉変化が近年、研究のホットスポットとして徐々に浮上しています。これらの合併症は機能障害を悪化させ生活の質を低下させるだけでなく、疾患の予後や治療反応にも影響を与えます(10,11,12,13)。筋肉障害はRA患者に臨床的に一般的であるものの、特定のホットスポットの状態は不明であり、基礎となる併存分子メカニズムも体系的に解明されていません。さらに、この分野の世界的な研究動向と知識構造は、さらなる体系的な調査を推奨^{しています。}

過去10年間で、生物療法、標的治療、リハビリテーション医学の進歩により、RA関連筋疾患の研究が大きく進展^{しました。}しかし、学術コミュニティ内での変化する研究焦点、協働ネットワーク、核心テーマの進化についての包括的な分析はまだ不足しています。文献計量学は、学術文献を分析するための定量的手法であり、研究の傾向、国や機関からの貢献、キーワードのホットスポット、^{特定の分野における}学際的な動態を明らかにできます。共現ネットワークやクラスタリング分析などの可視化技術は、知識構造の進化について直感的な洞察を提供します。バイオインフォマティクス解析により、生物学的データの詳細なマイニングが可能となり、分子レベルでの病因発生や主要な調節経路を明らかにします。これら二つのアプローチの統合により、巨視的な知識マップから微視的な分子ネットワークに至る包括的な研究枠組みの構築が可能となり、RA関連筋疾患の病因の理解や介入対象を特定するための新しい多次元的視点が提供されます。

Web of Scienceデータベースを基に、本研究はVOSviewer、CiteSpace、Scimago Graphica、Excelなどの文献計量ツールを用いて、筋肉関連疾患に関連するRA分野における年間論文量、国および機関の貢献、キーワードの共現、そして新たなテーマ的傾向を体系的に分析しています。さらに、GeneCardsデータベースを活用して、筋炎およびRAに関連する共通遺伝子や富集経路の解析も行われました。本研究は、RAに関連する筋肉関連疾患に関する機構的探求、臨床介入、学際的協力に関する新たな知見を提供することを目指しています。

プロトコル

本研究の全体的なワークフローは 図1に示されており、文献検索、文献計量分析、共有遺伝子の特定、タンパク質間相互作用ネットワークの構築、経路濃縮解析の連続したステップを示しています。

文献検索戦略
文献検索は2025年6月22日にWeb of Science(WOS)コアコレクションデータベース¹⁹で実施されました。検索は2015年1月1日から2024年12月31日までの論文を対象としたScience Citation Index Expanded(SCI-Expanded)およびSocial Sciences Citation Index(SSCI)に限定されました。具体的な検索語と対応する結果数は 表1に示されています。初期の検索後、会議要旨、会議論文、編集資料、書籍章、撤回論文などの文書タイプは除外されました。その後、英語の記録と「Article」または「Review Article」タイプの記録のみがさらなる分析のために保持されました。

書誌計量分析
書誌計量分析や可視化には、特定のソフトウェアツールのサポートが必要であり、その詳細は 材料表に記載されています。本研究は、筋炎と関節リウマチをつなぐ学際的研究分野の知識マップを構築することを目的としています。分析範囲は過去10年間の出版傾向分析、国際的な協力と共同ネットワークのパターン、機関・ジャーナル・著者間の学術的影響力、研究ホットスポットを反映したコアキーワード、引用ネットワーク分析を含みます。

年間論文数データはまずWeb of Scienceデータベースからエクスポートされ、論文動向を示す統計チャートの作成に用いられました。取得した文献データはVOSviewerソフトウェアに取り込まれ分析されました。「共著者」モジュール内で、「著者」「組織」「国」の選択肢が順に選択され、それぞれ著者協力ネットワーク、機関間、国別協力ネットワークが生成されました。「Citation」モジュール内で「Sources」オプションを選択してジャーナルコラボレーションネットワークを作成し、「共引」モジュール内では、「引用文献」と「引用著者」が選ばれ、引用されたジャーナルの共同ネットワークおよび引用された著者共同ネットワークを取得しました。国際的な協働関係をより直感的に可視化するために、Scimago Graphicaソフトウェアを用いて国別協働ネットワークはさらに美的に最適化され、視覚的な明瞭さと^{解釈性を高め}ました。

キーワードホットスポットおよび学際的なテーマ用語の分析は、CiteSpaceソフトウェア²¹を用いて行われました。ネットワークの剪定にはPathfinderアルゴリズムが選ばれ、2015年1月から2024年12月までの期間を月次タイムスライスに分割しました。ノードタイプは「キーワード」として構成され、研究ホットスポットのキーワードベースのクラスターマップ、各クラスターの代表的なテーマ用語、そして最も頻繁に出現するトップ20のホットスポットキーワードが生成されました。引用ネットワーク分析も同様の手続き的ワークフローを踏襲し、ノードタイプを「Cited Reference」に変更するだけで対応する分析が可能でした。

共有遺伝子の同定
文献計量分析に基づき、「筋炎」というキーワードは、筋病理学と関節リウマチの学際的研究領域において顕著な存在感を示しました。したがって、本研究では、重なり合う遺伝子解析を行う研究対象として筋炎と関節リウマチを選定しました。具体的な手順は以下の通りです。まず、筋炎および関節リウマチに関連する標的遺伝子をGeneCardsデータベースから取得しました^。分析の包括性を確保するため、本研究では関連スコアの閾値を設定せず、疾患に関連するすべての報告遺伝子を含め、対応する2つの遺伝子セットを構築しました。これら2つのセットを比較することで、重なり合う遺伝子が特定されました。これらの重なり合う遺伝子は最終的に「RA-筋炎併存関連遺伝子」として定義され、その後の解析のコアデータセットとなりました。

タンパク質間相互作用(PPI)ネットワーク構築
STRINGデータベースの「複数タンパク質」クエリ機能を用いて、「RA-筋炎併存疾患関連遺伝子」リスト^を分析に提出しました。生物は「ホモ・サピエンス」に設定され、最低必要相互作用スコア閾値は≥0.700(中程度の信頼度)でした。得られたタンパク質間相互作用ネットワークデータは、可視化のためにCytoscapeにインポートされました。STYLEパネルを通じてノード形状と色をカスタマイズすることで、明確に可視化されたタンパク質間相互作用ネットワーク図が生成されました。

経路濃縮解析
経路濃縮解析の具体的なワークフローは以下の通りでした。まず、Rソフトウェア²⁴のclusterProfilerパッケージを用いて、共有遺伝子セットに対して京都遺伝子百科事典(KEGG)経路の濃縮解析を行いました。統計的有意性は超幾何学的検定で評価され、p値はベンジャミニ・ホッホバーグ法を用いて偽発見率を制御するために複数検定で調整されました。調整後p値が0.05<経路は有意に濃縮されているとみなされ、さらなる解析のために保持されました。特定の人間の疾患や一般的な代謝過程に関連する経路は手動で除外し、分析をコアシグナル伝達機構に集中させました。フィルタされた経路とそれに関連する遺伝子は、その後Cytoscapeソフトウェアにインポートされ、^{相互作用ネットワークを構築し}ました。「yFiles Organic Layout」アルゴリズムを用いて明確な階層構造を生成しました。視覚的属性はSTYLEパネルでさらに最適化されました。ノードの色の強度は濃縮の有意性にマッピングされ、ノードサイズは各経路のコア遺伝子数で重み付けされ、エッジの太さは経路間のジャカード類似係数で重み付けされて遺伝子の重なり合いを反映しました。最終的に、包括的な解析のためにKEGG経路相互作用ネットワークが得られました。

結果

年間出版物数
WOSデータベースの検索によると、過去10年間でRAおよび筋肉関連の研究論文が合計1,352本発表されています。会議要旨、会議論文、編集資料、書籍章、撤回論文などの文書タイプを除外するスクリーニングの結果、論文およびレビュー論文のみが残され、合計1,274件の論文が発表されました。英語出版物へのさらなる制限により、最終的に1,249件の文書が生まれ、そのうち895本の論文と354本の総説記事が掲載されました。年間の出版量と引用頻度は 図2に示されています。年間出版物の生産量は周期的な変動を示しました。2015年から2018年の間に出版件数はわずかに増加し、126から132に増加し、最初のピークとなりました。2019年から2024年にかけては最初の2年間でわずかな減少が見られましたが、2021年には152本の論文に著しく回復し、これが第2の研究ピークとなりました。その後、その数は再び減少し、2024年には99人にまで減少しました。引用頻度は一貫して上昇傾向を示...

ディスカッション

文献計量分析は、この分野における研究焦点の明確な段階的変化を示しています。初期の研究は主に関節炎症メカニズムの基礎的探求に焦点を当てていましたが、徐々に臨床評価システムの確立、分子経路の解明、全身併存症に対する標的的介入戦略の開発といった包括的な研究方向へと焦点が移っています(^26,27)。28歳。この転換は、この分野の本質的な論理と進化の軌跡を強調しています。年間の出版物は周期的な変動を示しており、これは研究資金配分の周期的な変動や^{研究焦点の}段階的な移行を反映している^{可能性があります。}引用頻度の持続的な増加は、この分野の研究が深化していることを示しており、既存文献の詳細な調査や体系的な統合への重点が高まっています。この傾向はリウマチ学および筋肉代謝研究の急速な進展と密...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
シティスペース	ドレクセル大学	https://citespace.podia.com	キーワードクラスタリング、バースト検出、参考文献共引用分析
clusterProfiler	Rパッケージ/バイオコンダクタ	https://bioconductor.org/packages/clusterProfiler	KEGG経路濃縮解析
サイトスケープ	国立一般医科学研究所(NIGMS)	https://cytoscape.org	PPIネットワークおよびKEGG経路相互作用ネットワークの可視化
Excel	マイクロソフト・コーポレーション	https://www.microsoft.com/excel	データ整理、統計チャート、年間出版傾向分析
GeneCards(遺伝子カード)	ワイツマン科学研究所	https://www.genecards.org	関節リウマチおよび筋炎の標的遺伝子の回収
R ソフトウェア	R財団	https://www.r-project.org	統計計算、データ解析、エンリッチメントプロットの生成
シマゴ・グラフィカ	シマゴ・ラボ	https://www.graphica.app	国別コラボレーションネットワークの可視化と美的最適化
ストリング	スイス生物情報学研究所(SIB)ら。	https://string-db.org	タンパク質間相互作用(PPI)ネットワーク構築
VOSビューアー	ライデン大学	https://www.vosviewer.com	共同研究ネットワーク(著者、機関、国)の構築およびジャーナル共引用分析