抑郁症+Hub基因

早！今天和大家分享一篇关于精神类疾病生信研究的文章，发表在Frontiers in Psychiatry（IF：4.157）杂志，题目为Identification of Key Genes and the Pathophysiology Associated With Major Depressive Disorder Patients Based on Integrated Bioinformatics Analysis。常见的精神疾病主要有强迫症、抑郁症、精神分裂症、焦虑症、精神衰弱等等，随着精神类疾病人群呈逐渐增长趋势，针对疾病治疗的研究也越来越迫切。下面我们就来看看这篇文章主要研究了什么。

重度抑郁症 (MDD) 是一种高度致残的精神疾病，涉及大脑化学物质的失衡，据世界卫生组织称，全球估计有 3.5 亿不同年龄的人患有抑郁症。目前，MDD诊断和治疗的标准基于各种体征和症状，这些体征和症状并不总是符合严格的诊断类别，必须检查一系列过去经历的所有可能原因，包括个人私人医疗信息和机密材料，这使诊断更加困难。最近的研究表明，功能磁共振成像(fMRI)可能在抑郁症分类中提供成功的诊断信息，然而，MDD患者早期诊断的客观标准和黄金标准仍有待阐明。此前，微阵列技术被用于生命科学研究，基因和微阵列技术的生物信息学数据挖掘已被广泛用于差异表达分析，以识别新的疾病诊断和治疗生物标志物。

在过去的几十年里，已经为MDD提出了几个生物标志物，但是目前这些生物标志物没有一个达到足够的灵敏度和特异性以用于临床实践。最近，许多潜在的机制研究表明，多个基因和细胞途径参与了MDD病和其他精神疾病的发生和发展。许多研究人员发现，抑郁症的病理生理学是由氧化应激、免疫系统效应和中枢神经系统(CNS)中通过细胞因子调节大脑活动和情绪的神经炎症的变化引起的。为了了解控制神经元活动的分子过程并得出客观诊断，我们试图获得可能分子机制的新指标，并预测MDD患者的外周血分子生物标志物，并试图为这一具有挑战性的疾病提供潜在的治疗靶点。

差异表达基因的鉴定

作者研究了来自独立实验的两个微阵列 MDD 数据集（GSE76826和GSE98793），以检测与正常样品相比在 MDD 样品中失调的 DEG。在GSE76826基因芯片中，鉴定出1130个DEG；556个基因上调，574个基因下调。除了GSE98793之外，还鉴定了4052 个 DEG，包括 1,014 个上调基因和 3,038 个下调基因。两个数据集之间的重叠分析包含 25 个显着共上调基因和 98 个共下调基因。因此，共同下调的 DEG 的数量大于共同上调的 DEG 的数量。

DEG 的 GO 功能和 KEGG 通路富集分析

为了进一步研究 DEG 的功能和机制，对上调和下调基因进行了 GO 和 KEGG 通路富集分析。根据富集分析结果，共获得包括269个生物过程（BPs）、36个细胞成分（CCs）和32个分子功能（MFs）。

GO分析结果显示，对于BP，上调的DEGs在糖皮质激素和皮质类固醇受体信号通路、细胞基质粘附的调节、角质形成细胞增殖的负调节以及参与凋亡过程的线粒体膜通透性的调节中显着富集。下调的 DEG 显著富集中性粒细胞介导的免疫、脱粒和参与免疫反应的激活、免疫反应的正调节和白细胞介素 8 的产生。在 CC 中显着富集的上调 DEG 包括中心体、中心粒周围物质、收缩纤维和肌原纤维。在 CC 中显着富集的下调 DEG 包括特异性颗粒、特异性颗粒膜、分泌性和富含纤维蛋白胶蛋白 1 的颗粒腔。此外，27 条 KEGG 通路在 DEG 中富集。只有两个上调的DEGs，包括甲状腺激素信号通路和脂肪酸延长，而25个下调的DEGs在KEGG通路中显着富集，包括麻疹、Toll样受体信号通路、补体和凝血级联反应、乙型肝炎和甲型流感等。

PPI网络构建与Hub基因鉴定

为了系统地分析两组之间获得的DEGs的生物学功能，基于STRING数据库构建DEGs的PPI网络，并通过Cytoscape进行可视化。在具有 54 个节点和 60 条边的 PPI 网络中，共有14个基因被鉴定为Hub基因。

miRNA-mRNA相互作用的综合网络分析

根据之前鉴定的Hub基因，miRNA-靶基因相互作用对的反向关联分别由miRTarBase和TargetScan数据库预测。基于所鉴定的miRNA-mRNA对，我们比较了包含72个miRNA-mRNA对的相互作用网络，并用细胞角软件对它们进行了可视化。通过比较hub基因的靶点，发现PLCG1是20个miRNAs的潜在靶点，包括hsa-miR-218、hsa-miR-1、HSA-MiR-30、hsamiR-320a、HSA-MiR-200、hsa-miR-331、hsa-miR-369、HSA-MiR 429、HSA-MiR-34。此外，MOSPD2和ENTPD1是8 种 miRNA 和 13 种 miRNA 的潜在靶点。

抑郁症是一种严重的人类疾病，已经成为一个普遍的公共健康问题。尽管MDD病的患病率不断上升，但与许多其他脑部疾病相比，我们对其独特的病理生理学缺乏了解。微阵列技术的快速发展和广泛应用揭示了疾病发展过程中的成千上万的基因改变，这可能为精神疾病的早期诊断提供有希望的目标。本研究所采用的研究方法同样可以为其他精神类疾病的病理研究提供思路。