影響因子：7.4
重大疾病的共性病理機制已經被列為國自然十四萬計劃的優(yōu)先發(fā)展領域
小編也解讀過一些共病的生信分析，例如新冠+各種疾病，非腫瘤+泛癌，非腫瘤+非腫瘤等等，想做類似分析歡迎交流！
研究概述：自閉癥譜系障礙（ASD）是一種神經發(fā)育疾病，其特征是行為和興趣的受限和重復模式，以及缺乏社會溝通和參與。炎癥性腸?。↖BD）是一種慢性疾病，與免疫系統(tǒng)問題、腸道微生物群的變化、維生素吸收不良和貧血有關。它由胃腸道的慢性炎癥定義，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎的兩個主要亞型。雖然有證據表明IBD和ASD可能有關，但解釋這兩個條件共存的確切機制尚不清楚。作者從GEO數據庫獲得了三個微陣列數據集，識別ASD和IBD中表達不同的基因及其功能，建立了一個由中樞基因和免疫/自噬/鐵死亡基因組成的調節(jié)網絡，并檢查了IBD患者單細胞中的中樞基因表達譜。對自閉癥和IBD之間共享的中樞基因的進一步研究預計將揭示這兩種疾病背后的生物機制。
研究結果：
一、篩選來自GSE3365和GSE18123的DEG
使用來自開放的NCBI GEO數據庫的數據，作者獲得了GSE3365的矩陣文件數據文件，該文件涉及炎癥性腸病。總共確定了616個DEG（包括327個上調基因和289個下調基因）（圖1A）。GSE18123 是ASD相關表達譜數據，篩選了505個DEG，包括270個上調基因和235個下調基因：P值<0.05和|logFC|>0.585（圖1B）。然后，交叉了兩個數據集的上調和下調DEG，總共獲得了7個交叉DEG（圖1C和D）。
二、功能富集分析
路徑分析顯示GSE3365的616個相交DEG主要富集了炎癥反應、對細菌的反應和細胞激活等途徑（圖2A）；GSE18123的505DEG主要富集了STAT蛋白的酪氨酸磷酸化、痕量胺受體活性、氯化物轉運的調節(jié)和其他途徑的正調控（圖2B）。
三、協(xié)同表達網絡的構建與樞紐模塊的識別
進一步構建了WGCNA網絡，以探索IBD中的相關共表達式網絡?？偣舶l(fā)現了12個基因模塊，其中紅色模塊與疾病有最強的逆關系（圖3A和C）。接下來，作者為GSE18123（自閉癥）的表達光譜構建了一個WGCNA共表達網絡。閾值β設置為15，并使用tom矩陣來識別基因模塊?？偣舶l(fā)現了五個基因模塊，其中午夜藍色模塊與疾病具有最強的逆關系（圖3D和F）。隨后，GSE3365的紅色模塊與GSE18123的午夜藍色模塊相交，并獲得了98個相交基因（圖3G）。然后，作者將這組基因與上面確定的7個ASD/IBD相交DEG進行了比較，總共獲得了4個交叉基因（圖3H）：PDGFC、CA2、GUCY1B3和SDPR。這四個基因被認為是后續(xù)研究的樞紐基因。
四、中樞基因與關鍵調節(jié)機制相關的基因之間的關系
作者從GeneCards數據庫獲得了免疫、自噬和鐵死亡基因集，并提取了前20個基因的表達水平和4個中樞基因的相關分數進行了相關性分析（圖4)。，4個中樞基因都由相同的轉錄因子和其他共享的調節(jié)過程控制。因此，對這些轉錄因子的累積恢復曲線（圖5A）、基序-TF注釋和重要基因的選擇分析結果進行了濃縮分析。結果顯示，歸一化濃縮得分最高的基序（NES：6.92）是cisbp__M0080。這種基序在GUCY1B3和SDPR基因中更為普遍。作者在圖5B中介紹了所有樞紐基因豐富的基序和相關的轉錄因子。
五、轉錄調節(jié)分析和潛在藥物預測
作者使用miRcode數據庫反向預測了4個中樞基因，獲得了68個miRNA，并使用Cytoscape可視化了132個mRNA?miRNA關系對（圖5C）。此外，作者從CMap下載了藥物數據，并預測了潛在的治療藥物。結果表明，被伊馬替尼、LY.294,002、STOCK1N.35,696、PHA.00816795和X16.phenyltetranorprostaglandin.E2藥物擾動的表達模式與疾病擾動的表達譜最負相關。這表明這些藥物可以緩解甚至逆轉這種疾病狀態(tài)（圖6A）。作者在圖6B中介紹了一些預測藥物的分子結構。
六、單細胞中中樞基因表達概述
作者下載了IBD的單細胞數據GSE150115 ，細胞被注釋為五類：B_cell、T_cells、Smooth_muscle_cells、內皮細胞和單核細胞（圖7A）。PDGFC、CA2、GUCY1B3和SDPR在五種類型的細胞中的表達水平如圖7B和C所示。
研究總結：本實驗中，作者評估了ASD和IBD患者的轉錄組數據，確定了兩種疾病共同的DEG和中樞基因，并進行了隨后的分析，如功能富集分析、WGCNA、轉錄調節(jié)和單細胞測序。作者發(fā)現ASD和IBD之間可能存在共病發(fā)生，這可能是由中樞基因介導的。這項研究將有助于研究ASD和IBD背后的分子機制。
