整合多源转录组学数据鉴别哮喘发生上皮细胞的潜在生物标志物

摘要

目的 基于多源转录组学数据的生物信息学分析，挖掘哮喘上皮细胞的潜在生物标志物，并通过哮喘模型的肺组织及其上皮细胞验证潜在靶基因的表达。方法 整合基因表达数据集(GEO)数据库中3组哮喘患者和正常对照组上皮细胞的基因表达谱数据，通过基因差异表达分析和基因共表达网络分析，鉴别与哮喘相关的关键基因及生物学通路。最后，利用哮喘动物模型在肺组织和肺组织上皮细胞验证主要关键基因。结果 通过差异基因表达分析，哮喘上皮细胞与正常对照组相比，存在1121个上调基因和1484个下调基因。生物学通路富集分析表明，上调基因主要参与糖基化过程，下调基因主要参与免疫细胞分化过程。基因共表达网络分析发现，糖基化相关通路的模块9与哮喘呈显著正相关，而参与胰岛素等信号通路的模块17与哮喘呈显著负相关。我们发现多肽N-乙酰半乳糖胺转移酶5(GALNT5)、吡咯啉-5-羧酸还原酶-1(PYCR1)和癌胚抗原相关细胞黏附分子5(CEACAM5)基因是模块9的关键基因且在哮喘中显著上调。最后，我们在哮喘肺组织上皮细胞中验证了GALNT5、 PYCR1和CEACAM5在模型组中表达均上调。同时，通过构建大鼠哮喘模型，我们进一步证实了这三个基因的蛋白水平在模型组肺组织中也显著上调。结论 本研究通过数据整合和实验验证，鉴定出与哮喘疾病发展密切相关的关键基因和生物学通路，这些结果为哮喘的诊断和治疗提供新的理论基础和潜在靶点。

关键词

多源转录组学数据 / 基因共表达网络 / 上皮细胞 / 生物标志物 / 生物学通路