Este estudo fornece novos insights sobre as interações entre hipóxia, ferroptose e infiltração imunológica na patogênese da esclerose múltipla (EM) por meio da análise de bioinformática. Ao empregar a análise ponderada da rede de coexpressão gênica (WGCNA) e a análise de interação proteína-proteína (PPI), identificamos três genes centrais (ITGB1, ITGB8 e VIM).
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Artigo de investigação
Identificação de genes relacionados à ferroptose e hipóxia em células precursoras de oligodendrócitos derivadas de iPSC de pacientes com esclerose múltipla
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
A esclerose múltipla (EM) é uma doença inflamatória crônica caracterizada pela desmielinização, com falha na remielinização levando à perda progressiva do axônio em estágios crônicos. As células precursoras de oligodendrócitos (OPCs) são críticas para a remielinização. Estudos recentes sugerem que tanto a hipóxia quanto a ferroptose desempenham papéis cruciais na diferenciação disfuncional das OPCs. Esta pesquisa busca identificar genes-chave ligados à hipóxia e ferroptose e características de infiltração imune em OPCs derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) de pacientes com EM e construir um modelo de diagnóstico centrado nesses genes essenciais.
Analisamos dados de expressão gênica dos conjuntos de dados GSE196575 e GSE147315 e comparamos pacientes com EM com indivíduos saudáveis. Usando análise de rede de coexpressão gênica ponderada (WGCNA), identificamos genes de módulo primário e genes essenciais associados à hipóxia, ferroptose e EM. O escore Z de ferroptose e o escore Z de hipóxia calculados por meio da análise de variação do conjunto de genes (GSVA) foram maiores nos OPCs derivados de iPSC de pacientes com EM do que nos do grupo controle. Os genes implicados estão predominantemente ligados à via PI3K/Akt/mTOR, conforme identificado por meio de análises de enriquecimento da via Gene Ontology (GO) e Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG).
Uma rede de interação proteína-proteína (PPI) de genes cruciais revelou 10 genes centrais (COL4A1, COL4A2, ITGB5, ITGB1, ITGB8, ITGAV, VIM, FLNA, VCL e SPARC). A expressão robusta de ITGB1, ITGB8 e VIM foi validada no conjunto de dados GSE151306, apoiando seu papel como genes-chave do hub. Além disso, uma rede de interação entre fatores de transcrição (TFs) e genes centrais foi estabelecida por meio de Relações Regulatórias Transcricionais Desvendadas por Texto Baseado em Sentenças (TRRUST), que identificou cinco TFs principais. Os resultados deste estudo podem ajudar a elucidar novos biomarcadores ou alvos terapêuticos para EM.
Introdução
A esclerose múltipla (EM) é uma condição inflamatória crônica caracterizada pela desmielinização, que afeta aproximadamente 2,5 milhões de indivíduos em todo o mundo. A maioria das pessoas diagnosticadas com EM apresenta um curso de doença remitente-recorrente (RR). Durante a fase recidivante, a inflamação aguda leva à perda inevitável de mielina e axônios. Por outro lado, durante a remissão, as lesões de desmielinização podem ser reparadas por remielinização, fornecendo suporte trófico aos axônios e evitando a perda progressiva do axônio1. A falha da remielinização ocorre nos estágios crônicos da EM e leva à d....
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Protocolo
1. Download e pré-processamento de dados
- Baixe os conjuntos de dados GSE196575 e GSE147315 do Gene Expression Omnibus (GEO).
- Mescle os dois conjuntos de dados e remova os efeitos de lote, usando uma plataforma de análise on-line (consulte Tabela de materiais).
- Escolha o módulo Expressão | módulo de mesclagem de dados. Carregue os dois arquivos de matriz de expressão como arquivos de entrada e clique em Executar para gerar automaticamente a matriz mesclada.
- Crie um arquivo de anotação de amostra como uma plani....
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Resultados
O conjunto de dados mesclado composto por quatro indivíduos saudáveis como controles e nove pessoas com EM (PcMS), foi analisado e validado em outro conjunto de dados de quatro PwMS e quatro controles saudáveis. O protocolo de análise é mostrado na Figura 1, e as informações detalhadas de todas as amostras estão listadas na Tabela Suplementar S1. Por meio da análise, foram identificados 706 genes diferencialmente expressos (DEGs, p < 0,01), dos quais 378 .......
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Discussão
Dado seu papel central no processo de remielinização, a migração, diferenciação e morte de OPCs há muito são determinadas como fatores cruciais na patogênese da EM e alvos terapêuticos da EM. A degeneração progressiva do nervo independente da inflamação foi observada em todos os três tipos de EM19, e uma perda pronunciada de oligodendrócitos foi observada no centro das lesões desmielinizadas20, sugerindo que distúrbios primários de células .......
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Divulgações
Os autores não têm interesses conflitantes a declarar que são relevantes para o conteúdo deste artigo.
Agradecimentos
Este estudo foi apoiado e financiado pelo National High Level Hospital Clinical Research Funding (2022-PUMCH-B-103). Os autores gostariam de agradecer à Dra. Shuang Song, Departamento de Bioestatística, Harvard T. H. Chan School of Public Health, Harvard University, por seus valiosos conselhos e orientações na fase de revisão deste artigo.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| BioInfoTools | / | site de análise online http://biowinford.site:3838/patrick_wang87/ | |
| Cytoscape | / | bioinformatics | |
| GSE196575,GSE147315 e GSE151306 | / | RNA-seq do conjunto de dados GEO | |
| Omicshare | GENE DENOVO | ferramentas de análise online https://www.omicshare.com/tools/Home/Soft/getsoft | |
| R-studio | RStudio, Inc | R software de ambiente de desenvolvimento integrado |
Referências
- Fünfschilling, U., et al. Glycolytic oligodendrocytes maintain myelin and long-term axonal integrity. Nature. 485 (7399), 517-521 (2012).
- Nishiyama, A., et al. Polydendrocytes (NG2 cells): multifunctional cells with lineage plasticity. Nat....
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Reimpressões e permissões
