大家好，今天小编和大家分享一篇23年3月发表在Frontiers in Endocrinology (IF:5.2)杂志的文章《Significance of pyroptosis-related gene in the diagnosis and classification of rheumatoid arthritis》。本研究通过生物信息学鉴定类风湿关节炎中和焦亡相关的诊断基因。
背景
类风湿性关节炎（RA）是一种慢性免疫炎症类疾病，有研究已经表明焦亡相关基因（PRG）在很多免疫和炎症相关疾病中发挥功能，但是尚未见在RA中的报道。
方法
（1）数据收集；
（2）使用“limma”包鉴定RA组和对照组之间的差异表达基因；
（3）三种机器学习算法筛选特征基因：SVM-RFE、LASSO和RF；
（4）“rms”包构建列线图评估诊断性能；
（5）根据 “ConsensusClusterPlus”包进行共识聚类；
（6）主成分分析（PCA）算法来计算每个RA样本的细胞焦亡评分；
（7）“colorspace”、“stringi”和“ggplot2”包进行了GO、KEGG富集分析；
（8）采用Kruskal-Wallis检验比较组间差异。
研究结果
1.GSE93272数据集中RA和对照样本的差异基因的鉴定和特征基因的筛选
使用“limma”R 包鉴定到了 RA 组和对照组之间有51个差异表达基因（DEGs），基于上述的DEGs，使用 LASSO算法、RF 算法和SVM-RFE算法分别鉴定出13、9和8个特征基因。最后，将这3种不同的算法分析结果取交集，得到了5个与RA显著相关的诊断基因（CHMP3、TP53、AIM2、NLRP1和PLCG1）。
2.5个诊断基因可以很好的预测患者的患病率
为了预测 RA 患者的患病率，基于5个诊断基因构建了列线图。列线图的校准曲线斜率接近于1说明模型具有准确的预测能力。决策曲线结果显示，基于既定模型的决策可能对 RA 患者有益，而 临床影响曲线结果发现列线图模型的预测能力显著，上述结果共同表明基于5个基因构建的列线图具有良好的预测和诊断性能。
3.两种不同的细胞焦亡模式
在GSE93272数据集的RA样本中，基于共识聚类方法鉴定了两种不同的细胞焦亡模式（细胞A簇和细胞B簇）。接下来进行表达验证，发现TP53、NLRP1和PLCG1在A簇中的表达高于在B簇中的表达，而AIM2则相反，CHMP3在两种模式之间表达无差异。进一步分析这两种焦亡模式和免疫系统的关联，结果发现，嗜酸性粒细胞、γ-δ T细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、调节性T细胞、17型辅助性T细胞和2型辅助性T细胞在B簇中表达显著高。且这个差异免疫细胞和5个诊断基因之间关联密切。
4.不同细胞焦亡模式的差异表达基因的功能富集
在两种细胞焦亡模式之间共鉴定出56个差异表达基因。为了进一步探索上述差异表达基因的潜在功能和分子途径，进行了GO和KEGG富集分析，富集结果显示差异表达基因主要富集在病毒的防御反应、共生体的防御反应、三级颗粒、早期内体、双链RNA结合、模式识别受体活性、NOD样受体信号通路和NF-κB信号通路等。
5.两种不同的细胞焦亡模式
为了进一步验证细胞焦亡模式，我们基于上述的差异表达基因将RA患者分为基因簇A和B，其中基因簇A37例，基因簇B30例。此外，我们发现基因簇A和B之间5个显著PRGs和免疫细胞浸润的差异表达水平与细胞焦亡模式一致。
6.B簇和RA密切相关
此外，比较了两种不同的细胞焦亡模式或DEGs模式之间的焦亡评分，结果发现细胞B簇或基因B簇的细胞焦亡评分显著高于A簇或基因簇A。随后，为了进一步揭示细胞焦亡模式与RA的关系，进行相关性分析，结果显示，STAT1、CCR5、NLRP1、IL-15、CXCL10在B簇高于A簇。
