系统性硬化症差异基因识别及中药预测研究

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目的:通过生物信息学方法筛选出SSc的差异表达基因(DEGs)和激活的信号通路,探索潜在治疗SSc的中药,为SSc的研究和潜在标志物的筛选提供新的理论依据。方法:从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中选取数据集GSE58095、GSE130953、GSE33463和GSE58613,按照样本来源将其分为皮肤组和外周血组,通过R语言分析SSc患者的DEGs,绘制韦恩图取两组交集,利用Metascape分别对其进行GO富集分析和KEGG通路富集分析,并通过STRING和Cytoscape进行蛋白质相互作用网络分析以发现关键通路和枢纽基因。最后将核心基因映射到医学本体信息检索平台(coremine medical),筛选治疗SSc的相关中药,通过TCMSP、HERB数据库获得中药有效成分,通过swiss数据库获得活性成分靶点信息,并利用Cytoscape构建“药物-活性成分-靶点”网络。结果:从SSc患者皮肤组组织中鉴定出218个DEGs,SSc外周血中筛选出283个DEGs。其中,皮肤和外周血中出共同上调的DEGs有7个,分别是ISG15、LGALS3BP、BST2、C1QB、IFI27、CEACAM1、FBP1,在皮肤组织上调外周血下调的是CAMK2N1,在皮肤组织下调外周血上调的是ARG1。对SSc的DEGs进行GO和KEGG分析显示:这些基因在炎症反应、血红蛋白复合物、免疫受体活性和细胞外基质等方面显著富集。在蛋白相互作用网络结果提示COL1A1、CTGF12、IL1B、IFNG、JUN等10余个可能是SSc的潜在标志物和治疗靶点的核心基因。筛选治疗SSc的潜在中药有人参、地榆、旋覆花、枸杞子、红花等,其主要成分有:beta-sitosterol(β-谷甾醇)、quercetin(槲皮素)、kaempferol(山柰酚)、Stigmasterol(豆甾醇)、luteolin、sitosterol、Spinasterol等,得到作用靶点AKR1B1、AR、CYP1B1、XDH等。结论:本研究利用生物信息学筛选出可能成为SSc的潜在标志物和治疗靶点的核心基因,有望为SSc早期诊断和机制研究新靶点,同时,映射得到的中药及其有效成分,可为其治疗的中药复方研发提供思路。
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