影響因子：8.7
關于非腫瘤生信，我們也解讀過很多，主要有以下類型
1 單個疾病分析
2 單個疾病結合免疫浸潤，鐵死亡，自噬等相關分析
3 兩種相關疾病聯(lián)合分析，包括非腫瘤結合非腫瘤，非腫瘤結合腫瘤或者非腫瘤結合泛癌分析
目前非腫瘤生信發(fā)文的門檻較低，有需要的朋友歡迎交流！
研究概述
骨關節(jié)炎（OA）是一種對老年人影響較大的退行性關節(jié)疾病，以關節(jié)軟骨的退變、變性為典型表現(xiàn)，常引起關節(jié)軟骨丟失及軟骨下骨改變，患病率隨著年齡的增長而上升。目前其病因及發(fā)病機制仍不十分清楚。
在這項研究中，作者使用生物信息學方法識別了與OA免疫相關的生物標志物，確定了兩種不同的分子亞型（ClusterA和ClusterB），并對不同分子亞型的預后、免疫浸潤和功能途徑進行了分析。總之，本研究對于OA免疫微環(huán)境的早期診斷、治療和預后具有重要的臨床意義。
流程圖
研究結果
一、識別OA免疫相關差異表達基因
1、從GEO數(shù)據(jù)庫下載微陣列數(shù)據(jù)集，通過主成分分析（PCA）處理后，篩選得到69個OA樣本和34個對照樣本（下圖）。
2、通過差異表達分析確定OA樣本和對照樣本之間的差異基因（DEGs），其中83個基因表達上調，22個基因表達下調（下圖A-B）。通過交叉DEGs和免疫基因識別差異表達的免疫基因（下圖C）。這些交叉點產生了28個Imm-DEG（下圖D），其中26個基因表達上調（下圖E），2個基因表達下調（下圖F）。
3、繪制OA樣本和對照樣本中Imm-DEGs表達差異的熱圖（下圖A）。結果顯示，大多數(shù)基因在OA樣本中的表達水平高于正常樣本（下圖C）。
二、構建風險預后特征
1、利用LASSO回歸從28個Imm-DEG中識別出16個對OA有較大影響的特征基因（下圖A-B）。
2、根據(jù)這16個特征基因的系數(shù)得出風險評分（下圖C-D），ROC曲線結果顯示這16基因特征的預測效能較好（下圖E）。
3、根據(jù)風險評分和16特征基因創(chuàng)建列線圖（下圖A-B）。校準曲線和決策曲線分析顯示，該列線圖的臨床預測性能較為可靠（下圖C-D）。
4、分析16基因特征與基因表達水平之間的相關性。結果顯示，在所有樣本中，IGKV1-17與IGLC1的相關系數(shù)為0.95；ADIPOQ與LEP呈正相關；LEP與除ADIPOQ外的所有其他基因呈負相關（下圖A）；其中IGKV1-17、IGLC1和其他基因之間的功能相關系數(shù)達到0.9（下圖B）。
5、在OA樣本中，IGKV1-17與IGLC1的相關系數(shù)為0.94；ADIPOQ與LEP和SPP1呈正相關；LEP與除ADIPOQ之外的所有其他基因呈負相關（下圖C）；OGN與大多數(shù)其他特征基因呈負相關；其中IGKV1-17和IGLC1之間的相關系數(shù)為0.89（下圖D）。
三、16特征基因的不同免疫學亞型
1、基于16特征基因的不同表達模式建立了兩種免疫亞型（clusterA和clusterB）。其中clusterA中有34個樣本，clusterB中有35個樣本。
2、構建所有差異表達免疫基因的熱圖（下圖A）。結果顯示，ADIPOQ、LEP、OGN和TAC1在clusterA中的表達水平顯著低于clusterB；而HLA-DMA、HLA-DMB、HLA-DPA1、HLA-DQA1、HLA-DQB1、HLA-DRA、TLR7、CCL18、CXCL10、MMP9、BLNK、IGHM、IGKV1-17、IGLC1、IGLV1-44、CXCL13、CXCL6、CXCL9、SPP1、IL10RA、SDC1、TNFRSF17和TRBC1在clusterA中的表達水平顯著高于clusterB（下圖B)。
3、評估這兩種免疫亞型的ROC曲線。結果表明，這16個基因都可以獨立區(qū)分clusterA和clusterB（下圖C）。
四、構建PPI免疫基因網(wǎng)絡
1、構建DEG、Imm-DEG和16基因特征的PPI網(wǎng)絡以探索差異表達的免疫基因之間的關系。結果顯示，DEG的PPI網(wǎng)絡包含211個相互作用對和75個基因，其中MMP9與19個DEG密切相關，而CXCL10與16個DEG相關（下圖A）；Imm-DEGs的PPI網(wǎng)絡包含58個相互作用對和24個基因，其中CXCL10和MMP9與10個差異表達的免疫基因密切相關，而CXCL13和HLA-DRA與8個差異表達的免疫基因相關（下圖C）；基因特征的PPI網(wǎng)絡包含25個相互作用對和15個基因，其中CXCL10和MMP9與10個Imm-DEG密切相關，而CXCL13和HLA-DRA與8個Imm-DEG相關（下圖E）。
2、利用富集分析驗證這3個PPI網(wǎng)絡中基因的功能。結果顯示，DEG主要富集在脂肪細胞因子信號、糖酵解/糖異生、Toll樣受體、細胞因子受體IL-17信號以及類風濕性關節(jié)炎等通路中（下圖B）。差異表達的免疫基因主要富集在腸道免疫網(wǎng)絡中IgA的產生、病毒蛋白與細胞因子和細胞因子受體的相互作用等途徑中（下圖D）。
五、兩種免疫亞型的差異分析
1、在兩種免疫亞型中獲得了168個差異表達基因。其中cluster A中有93個上調基因和75個下調基因（下圖A）。熱圖顯示這些DEG可以區(qū)分兩種不同的免疫亞型（下圖B）。
2、分析兩種免疫亞型之間的DEG的功能（下圖A）。結果顯示，這些DEG富集在細胞因子-細胞因子受體相互作用、趨化因子信號傳導、瘧疾和TNF信號傳導以及NOD樣受體信號通路中（下圖B）。
3、GSEA分析結果顯示，骨關節(jié)炎主要與免疫反應激活和脂肪酸代謝密切相關。
六、兩種免疫亞型之間的免疫特征差異
1、利用CIBERSORT算法評估兩種不同免疫亞型之間的免疫細胞浸潤水平。分析顯示，cluster A中M2巨噬細胞、靜息狀態(tài)下樹突細胞和肥大細胞、活化的NK細胞和調節(jié)性T細胞的水平顯著低于cluster B（下圖A）。然而，M1巨噬細胞、活化肥大細胞、漿細胞和T濾泡輔助細胞的水平顯著高于cluster B（下圖B）。
2、計算cluster A和cluster B中的免疫細胞含量。分析顯示，cluster A中的T濾泡輔助細胞與活化的記憶性CD4+T細胞呈顯著正相關，而與活化和靜息狀態(tài)下的肥大細胞、M2巨噬細胞和B細胞呈顯著負相關（下圖C）；在cluster B中，γδT細胞、M1巨噬細胞、T濾泡輔助細胞和活化的肥大細胞與調節(jié)性T細胞呈正相關，而調節(jié)性T細胞與M1巨噬細胞呈負相關（下圖D）。
3、計算所有OA樣本（下圖E）、clusterA（下圖F）和cluster B（下圖G）樣本中的16種基因特征和免疫細胞類型之間的相關性。結果顯示，TAC1與cluster B患者的免疫細胞含量無關，記憶性CD4+T細胞和活化的NK細胞與基因特征無關。
七、qRT-PCR驗證hub基因的表達水平
1、實驗結果顯示：IL-1β誘導后，TCA1、TLR7、MMP9、CXCL10、CXCL13、HLA-DRA、ADIPOQ和SPP1的mRNA表達水平在正常人（下圖A）和骨關節(jié)炎患者（下圖B）中均顯著升高，其中CXCL10的上升趨勢最明顯。
總結
在這項研究中，作者鑒定出骨關節(jié)炎的關鍵生物標志物，確定了兩種不同的免疫亞型（ClusterA和ClusterB），并使用CIBERSORT等方法分析了不同免疫亞型之間的免疫細胞浸潤水平的差異。最后實驗結果顯示，TCA1、TLR7、MMP9、CXCL10、CXCL13、HLA-DRA和ADIPOQSPP1在IL-1β誘導組中的表達水平顯著高于骨關節(jié)炎組，還表明骨關節(jié)炎可能與免疫反應有關。
