过敏性哮喘发病机制的生物信息学分析

摘要

目的:探究过敏性哮喘发病过程中关键的基因、信号通路和免疫细胞的浸润情况.方法:从GEO数据库下载数据集GSE63142中表达谱数据.首先,对数据集GSE63142中的原始数据进行背景校检、归一化处理,并使用R语言中的limma包筛选得到差异表达基因.用R语言clusterProfiler包对差异表达基因进行GO分析和KEGG分析,并对原始基因表达矩阵进行GSEA分析.然后通过Cytoscape软件构建差异表达基因的PPI网络,利用插件cytoHubba筛选得到Hub基因,并用GOSemSim包和clusterProfiler包分析了Hub基因的分子相似性.最后利用CIBERSORT探究过敏性哮喘中免疫细胞浸润的情况,并用TIMER数据库验证Hub基因与6种免疫细胞的相关性.结果:通过对基因表达矩阵进行差异表达分析,共得到1181差异表达基因.GO分析结果表明,过敏性哮喘发病主要与谷胱甘肽衍生物生物合成、谷胱甘肽衍生物代谢过程、核苷酸-糖代谢过程等密切相关.KEGG分析结果显示,炎症介质对TRP通道的调节、IL-17信号通路和肿瘤坏死因子信号通路等在过敏性哮喘的发病过程中可能发挥着重要作用.GSEA分析结果说明,IL-17信号通路、Th1和Th2细胞分化和细胞因子-细胞因子受体相互作用等可能参与了过敏性哮喘的发病过程.通过构建PPI网络共筛选得到10个Hub基因.免疫细胞浸润分析结果表明,过敏性哮喘病人的支气管中出现明显单核细胞、M0巨噬细胞、树突状细胞和中心粒细胞浸润.结论:通过生物信息学分析方法,筛选得到过敏性哮喘发病过程中的关键基因、信号通路以及免疫细胞的浸润情况,从而为过敏性哮喘发病机制的研究提供参考.