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糖皮质激素治疗慢性阻塞性肺疾病的关键基因和miRNA-mRNA网络分析
Authors Wu JJ , Zhang PA , Chen MZ, Zhang Y, Du WS , Li XN, Ji GC, Jiang LD, Jiao Y, Li X
Received 23 September 2023
Accepted for publication 21 February 2024
Published 28 February 2024 Volume 2024:19 Pages 589—605
DOI https://doi.org/10.2147/COPD.S441716
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Editor who approved publication: Dr Richard Russell
背景:部分慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者能够在糖皮质激素(GC)的治疗中获益,但其作用机制尚不清楚。
目的:借助Gene Expression Omnibus(GEO)数据库,采用生物信息学手段探讨与GC治疗COPD有关的miRNA-mRNA调控关系对,并通过实验验证,阐释其潜在的作用机制。方法:通过GEO数据库下载与GC治疗COPD有关的miRNA芯片数据集(GSE76774)和mRNA芯片数据集(GSE36221),借助R软件Limma包进行数据差异表达分析。通过R软件clusterProfiler包对差异基因进行Gene Ontology(GO)功能和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)通路富集分析,借助STRING数据库构建调控网络中差异基因的蛋白互作网络,通过Cytoscape筛选核心基因。使用miRWalk2.0数据库预测差异表达miRNA调控的潜在下游靶基因,利用Cytoscape构建miRNA-mRNA调控网络。构建COPD细胞模型,进行验证。
结果:①实验共筛选出4个差异表达的miRNA,包括1 个表达上调 (miR-320d) 和3个表达下调(miR-155-5p、miR-650、miR-181a-3p);②实验共筛选出差异表达 mRNA 83 个,其中20个上调(如GPX3、PRELP),63个下调(如SLAMF1、SLAMF7) ;④GO和KEGG富集分析主要集中在PI3K-Akt信号通路,调节ECM受体相互作用等;⑤CD2、KIT、FCER1A、SLAMF1、SLAMF7、NMI等作为PPI网络中的核心基因,可能是GC治疗COPD的关键靶标;③利用miRWalk 3.0数据库预测出18个交集基因,整理出9对miRNA-mRNA调控网络(如miR-320d-SLAMF1、miR-650-GPX3)。⑥COPD细胞模型研究发现,糖皮质激素治疗后miR-320d、TFCP2L1表达上调(P<0.05),miR-181a-2-3p、SLAMF7 表达下调(P<0.05)。
结论:在COPD中,GC可能通过miR-181a-2-3p、miR-320d-2、miR-650和miR-155-5p介导PI3K/Akt信号通路的表达,靶向SLAMF7、NMI等其下游信号因子。
关键词:COPD;GC;GEO数据库;miRNA-mRNA;差异基因