人肺上皮细胞抗新型冠状病毒感染的基因组学研究

摘要

目的 基于全基因组高通量测序数据,采用基因组学和生物信息学方法分析新型冠状病毒肺炎(COVID-19)患者肺组织上皮细胞的基因表达变化,探讨新型冠状病毒(SARS-CoV-2)对人体肺组织上皮细胞的影响及可能机制,为SARS-CoV-2对肺组织致病机制的探索提供一定理论依据.方法 检索获得公共数据集GSE160435,采用Network analyst、Cytoscape 3.7.2、String 11.0等软件对数据进行分析,筛选COVID-19患者肺组织上皮细胞差异表达基因,进行基因功能(gene ontology,GO)和信号通路KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析,建立蛋白互作网络(protein-protein interactions network,PPI)、肺组织特异性差异表达基因(DEGs)的PPI交互作用网络、DEG-microRNA调控网络、转录因子(transcription factor,TF)-DEG调控网络、环境化学物-DEG调控网络.结果 COVID-19患者肺组织上皮细胞的基因表达明显改变,共发现324个DEGs,其中上调112个(34.57％),下调212个(65.43％);富集分析显示,DEGs主要参与对病毒相关的防御反应等生物学过程,主要涉及蛋白质消化与吸收、抗人乳头瘤病毒感染等信号通路;DEGs和肺组织特异性的PPI网络显示,PDGFRB和KIT为核心蛋白;hsa-miR-340与DEGs存在靶向交互关系;表明HOXB4、ISG15等相关基因受TF调节;DEGs与环境化学物镍、雌二醇等有交互作用.结论 COVID-19患者肺组织上皮细胞的基因表达显著改变,PDGFRB、KIT、MMP9等蛋白或基因可能在肺组织的防御免疫机制中发挥着重要作用;Micro-RNA、TF、信号通路分子、环境化学物、肺组织特异性基因在上述过程中也起到一定作用.这为探索SARS-CoV-2对肺组织致病机制的研究及制定临床预防、诊断和治疗措施提供了新思路.