掃碼聯(lián)系客服
各位小伙伴大家好呀，今天小編給大家?guī)斫衲?月23號(hào)剛剛發(fā)表在Journal of Medical Virology(IF=20.693)的一篇文章。提前劇透一下，這篇文章全為公共數(shù)據(jù)并且不會(huì)有任何一個(gè)你不會(huì)的分析。但是為什么作者可以發(fā)20+呢？且聽我細(xì)細(xì)道來！一定要看到最后哦，保證讓你眼前一亮！
一.研究背景
登革病毒(DENV)是一種急性節(jié)肢動(dòng)物傳播的黃病毒屬，對(duì)人類的公共衛(wèi)生造成威脅。血管通透性增加、凝血障礙和出血性素質(zhì)是重癥登革熱的病理生理特征。缺乏特定的抗病毒治療、疫苗和護(hù)理診斷阻礙了對(duì)登革熱病毒的控制。盡管大量證據(jù)表明IFN介導(dǎo)的先天免疫在防御DENV感染中起著至關(guān)重要的作用，但由此釋放的關(guān)鍵干擾素刺激基因(ISGs)尚不清楚。因此，作者從公共數(shù)據(jù)庫收集了健康對(duì)照者和登革熱患者的外周血單核細(xì)胞的bulk和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過多種生信分析篩選和驗(yàn)證了關(guān)鍵的ISG IFI27，并在單細(xì)胞水平上得到了進(jìn)一步證實(shí)。提示IFI27可能作為登革熱的潛在診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。
二.主要結(jié)果
1. 健康對(duì)照組和登革熱患者PBMC中DEGs的聯(lián)合分析
作者從GEO數(shù)據(jù)庫上下載了GSE51808數(shù)據(jù)集，其中包含28例DENV和9例健康樣本的外周血基因表達(dá)信息。去除批次效應(yīng)后，使用limma包進(jìn)行差異表達(dá)分析，共獲得203個(gè)DEGs，其中140個(gè)表達(dá)上調(diào)，63個(gè)表達(dá)下調(diào)(圖1A、B)。接下來作者又在3個(gè)數(shù)據(jù)集中計(jì)算了DEGs，最終確定了三個(gè)數(shù)據(jù)集中87個(gè)交集DEGs(圖1C)。此外，為了識(shí)別DEGs之間的潛在相互作用，作者構(gòu)建了一個(gè)PPI網(wǎng)絡(luò)(圖1D)，確定了8個(gè)關(guān)鍵基因(CREBBP、STAT1、ISG15、IFI35、IFI44、IFI27、OAS1和MRPL20)，其中IFI127具有最顯著的p值(圖1E)。
2. 診斷性biomarkers的識(shí)別和驗(yàn)證
在這一部分，作者使用LASSO(圖2A)和SVM-RFE(圖2B)兩個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)biomarkers進(jìn)行識(shí)別，在這兩種算法中篩選出7個(gè)重疊的診斷相關(guān)基因(GRAMD1C, IFI27, TIGD3, CEP55,HEY1,GGTA1和CD1C)(圖1C)。作者發(fā)現(xiàn)，在訓(xùn)練集和測試集中，IFI27在DENV樣本中的表達(dá)均顯著高于對(duì)照樣本(圖2D)。ROC曲線顯示，IFI27在訓(xùn)練集和測試集中AUC值均較高，提示IFI27具有較高的診斷價(jià)值(圖2E)。(PS:這里存疑，AUC這么高真的不是過擬合了么？)
接下來，作者研究了IFI27在登革熱病毒復(fù)制中的作用。通過熒光和qRT-PCR檢測了質(zhì)粒的轉(zhuǎn)染效率，發(fā)現(xiàn)與載體組相比，過表達(dá)后IFI27水平升高(圖2F、G)。此外，與載體組相比，IFI27過表達(dá)正向調(diào)節(jié)DENV-2感染(圖2H)。作者還研究了IFI27在登革熱感染中的作用，使用shRNA來敲低人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)中IFI27的表達(dá)，觀察到經(jīng)IFN處理的HUVEC能夠抑制DENV-2，而IFI27敲低則逆轉(zhuǎn)了這種能力(圖2I)。最后，作者發(fā)現(xiàn)與載體組相比，IFI27過表達(dá)正向調(diào)節(jié)DENV-2感染(圖2j)。綜上所述，F(xiàn)I27對(duì)HUVECs中DENV-2復(fù)制具有較強(qiáng)的抑制作用。
3. 免疫細(xì)胞浸潤景觀及GSEA分析
在這一部分，作者通過cibersort算法計(jì)算并分析了DENV和對(duì)照PBMC中的免疫細(xì)胞浸潤比例。結(jié)果顯示(圖3A)，與對(duì)照組相比，DENV PBMCs中記憶性B細(xì)胞、漿細(xì)胞、CD4記憶活化T細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、M1和M2巨噬細(xì)胞、靜息態(tài)DC和靜息態(tài)肥大細(xì)胞(圖3B)；相反，對(duì)照組的中性粒細(xì)胞比例較高(圖3B)。
接下來，作者對(duì)DENV患者的PBMCs中浸潤的免疫細(xì)胞進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果表明記憶B細(xì)胞和漿細(xì)胞表現(xiàn)出最顯著的協(xié)同作用?；罨洃浶訡D4+T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的競爭效應(yīng)最強(qiáng)(圖3C)。此外，作者還研究了IFI27表達(dá)與免疫細(xì)胞浸潤之間的相關(guān)性。IFI27表達(dá)與單核細(xì)胞、M1巨噬細(xì)胞激活呈正相關(guān)與CD8 T細(xì)胞、γδT細(xì)胞、na?ve B細(xì)胞呈負(fù)相關(guān)(圖3D)。
為了探索IFI27在登革熱中的潛在分子功能，作者進(jìn)行了GSEA分析。結(jié)果表明，IFI27主要富集于先天免疫反應(yīng)(圖4A)、對(duì)病毒的反應(yīng)(圖4B)、對(duì)病毒生命周期的調(diào)控(圖4C)以及對(duì)1型IFN的反應(yīng)(圖4D)。此外，作為一個(gè)ISG，IFI27還參與IFN應(yīng)答基因(圖4E)、IFN α/β信號(hào)傳導(dǎo)(圖4F)、ISG的抗病毒機(jī)制(圖4G)和JAK-STAT信號(hào)通路(圖4h)。DENV組中IFN應(yīng)答基因的顯著上調(diào)進(jìn)一步證明了其通過ISG在轉(zhuǎn)錄水平抑制病毒復(fù)制。
4. 單細(xì)胞分析
為了更加細(xì)致的刻畫IFI27在登革熱中的作用，作者在GEO數(shù)據(jù)庫中下載了登革熱患者及健康對(duì)照樣本的PBMC單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)(GSE154386)，經(jīng)過質(zhì)量控制，共28919個(gè)細(xì)胞被識(shí)別為23個(gè)簇(圖5A)，通過經(jīng)典的Marker基因注釋為多種細(xì)胞類型(圖5B、C)。
Toll樣受體(TLRs)識(shí)別病原體共有的分子，在對(duì)抗病毒感染的固有免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用。于是作者在單細(xì)胞水平上研究TLRs的表達(dá)情況。與對(duì)照組相比，登革病毒感染組TLR1、TLR2、TLR4表達(dá)增高，主要表達(dá)于單核細(xì)胞、髓樣DC (myeloid DCs, mDCs)、CD16+單核細(xì)胞、CD16+ CD14+單核細(xì)胞，并伴有IFI27的高表達(dá)；TLR7和IFI27主要共表達(dá)于單核細(xì)胞、血小板、漿母細(xì)胞、漿細(xì)胞樣dc (pDCs)和CD16+ D14+單核細(xì)胞(圖6A)。
作者還對(duì)DENV組和對(duì)照組之間所有細(xì)胞、單核細(xì)胞(圖6B)、CD16+單核細(xì)胞(圖6C)、CD16+ CD14+單核細(xì)胞(圖6D)和pDC(圖6E)的進(jìn)行了DEG分析，發(fā)現(xiàn)上調(diào)的基因主要集中在ISGs中，其中上調(diào)IFI27的細(xì)胞類型最多。
5. DENV重塑了PBMC中的細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞因子信號(hào)
在這一部分，作者通過CellPhoneDB對(duì)健康對(duì)照和登革熱患者主要細(xì)胞類型之間的配體受體對(duì)和分子相互作用進(jìn)行了分析。與健康對(duì)照相比，登革熱患者中4種主要細(xì)胞類型(單核細(xì)胞、CD16+單核細(xì)胞、CD16+ CD14+單核細(xì)胞和pDC)與其他細(xì)胞之間的通訊較少(圖7A、B)，這表明免疫細(xì)胞之間的通信是由病毒控制的。
接下來，作者在健康對(duì)照組和登革熱患者的四種主要細(xì)胞亞群和其他細(xì)胞之間篩選配體-受體對(duì)。其中，LGALS9信號(hào)改變最為顯著。與健康對(duì)照組相比，登革熱患者中LGALS9及其受體CD47之間的相互作用在四種主要細(xì)胞亞群和其他細(xì)胞中顯著增加(圖7C、D)。
至此，這篇文章就介紹完啦。我們來總結(jié)一下：第一步作者在bulk數(shù)據(jù)中篩選了登革熱患者和健康對(duì)照PBMC間的差異表達(dá)基因，并通過Lasso等機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)篩選的差異表達(dá)基因進(jìn)行進(jìn)一步的降維，得到了關(guān)鍵的基因IFI27，加以實(shí)驗(yàn)證明了IFI27對(duì)DENV-2復(fù)制具有較強(qiáng)的抑制作用；第二步，作者分析了登革熱患者的免疫微環(huán)境情況，并通過GSEA研究了IFI27所涉及的生物學(xué)過程；第三步在單細(xì)胞數(shù)據(jù)中進(jìn)行更加細(xì)化的分析，IFI27在DENV患者和健康對(duì)照的多種細(xì)胞類型間差異表達(dá)?？v觀全文，bulk、單細(xì)胞、實(shí)驗(yàn)全都有，且每一塊兒都可以算是基礎(chǔ)的分析了，最重要的還都是公共數(shù)據(jù)，但是作者為什么能發(fā)表在IF20+的期刊上呢，下面小編帶著你來分析一下，首先我們來看一下期刊情況：
該期刊屬于中科院大類學(xué)科醫(yī)學(xué)4區(qū)，小類學(xué)科病毒學(xué)4區(qū)，影響因子從20年的2.327直升的20.693，發(fā)文量也是在這一年將近3倍的增長，可謂是時(shí)勢造英雄！但是，對(duì)于這種期刊是否可以投，那就仁者見仁智者見智啦。(PS：在這里夾帶一個(gè)私貨，paperneed(https://www.paperneed.cn/articles/search)查期刊文章信息真的超級(jí)好用喲，我不允許2023年的你還不知道！)
其次，我們來細(xì)細(xì)品一下文章內(nèi)容：干擾素相關(guān)基因一直是研究熱點(diǎn)這個(gè)毋庸置疑，再加之腫瘤領(lǐng)域現(xiàn)在大家卷的厲害，20分左右的文章首先需要?jiǎng)?chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并且沒有可觀的自測樣本量以及實(shí)驗(yàn)支撐很難以純生信加公共數(shù)據(jù)集登陸。但是非腫瘤領(lǐng)域不一樣呀，沒那么卷且不需要太復(fù)雜的分析思路，將腫瘤領(lǐng)域流程化的分析思路拿到非腫瘤領(lǐng)域完全可行。這篇文章再一次給我們證明了一點(diǎn)：基礎(chǔ)生信分析加簡單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證永遠(yuǎn)是短平快的發(fā)文利器，而且選刊很重要哦！小伙伴們快快行動(dòng)起來，你離20分的文章并不遙遠(yuǎn)！
