溃疡性结肠炎中风险miRNA的内质网应激相关特征基因鉴定和分析

摘要

目的：本研究通过利用孟德尔随机化（Mendelian randomization,MR）和生物信息学分析来鉴定溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）中的风险miRNA，以及识别其靶向内质网应激（endoplasmic reticulum stress,ERS）关键基因的免疫病理机制，从而寻找UC诊疗的有效生物标志物并为其研究提供新的方向。方法：本研究利用miRNA暴露数据和来自全基因组关联研究数据库的UC结局数据集，通过MR分析鉴定UC中具有因果关系的风险miRNA。随后利用基因表达数据库提取多个UC微阵列数据集进行差异分析，并与风险miRNA靶向ERS相关基因交集，将选出的基因通过机器学习方法以鉴定其特征关键基因。然后对关键基因进行生物功能预测和免疫浸润评估。最后利用独立芯片数据集对关键基因进行表达验证。结果：MR分析鉴定出了hsa-miR-130b-3p作为保护因素与UC存在因果关联。随后通过UC多芯片联合数据分析差异基因并与miRNA的靶向ERS相关基因交集，筛选出5个交集基因为XBP1、PPARG、LRRK2、MAP3K5和EDN1。然后经两种机器学习方法鉴定这5个交集基因均为UC的特征关键基因，经单基因富集和免疫浸润分析这些关键基因是通过免疫调控网络和肠道免疫细胞发挥作用。最后通过独立芯片数据集再次验证，在UC中EDN1、PPARG表达下调，而XBP1、LRRK2、MAP3K5表达上调。结论：hsa-miR-130b-3p作为UC的风险miRNA，其靶向调控的内质网应激关键基因XBP1、PPARG、LRRK2、MAP3K5、EDN1作为疾病的诊断生物标志物具有重要意义，并且它们潜在的生物通路和免疫相关性对UC的发病机制提供了新的见解。

关键词

溃疡性结肠炎 / microRNA / 内质网应激 / 孟德尔随机化 / 生物信息学 / 关键基因