筛选动脉粥样硬化线粒体功能障碍与铁死亡相关基因及调控的中药预测OA

背景:线粒体功能障碍和铁死亡广泛参与了动脉粥样硬化的发病,研究动脉粥样硬化发病过程中线粒体功能障碍与铁死亡相关生物标志物对该病的诊断与治疗具有重要意义。目的:基于生物信息学和机器学习算法,探究动脉粥样硬化发病过程中线粒体功能障碍与铁死亡相关生物标志物,并预测潜在调控中药。方法:从GEO数据库(由美国国立生物技术信息中心于2000年开发的基因表达数据库,收录并整理了全球研究机构和科研工作者提交的基因表达数据)获取动脉粥样硬化疾病数据集GSE100927,并筛选差异表达基因,基于差异基因开展免疫浸润分析。利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)获得动脉粥样硬化相关的关键模块基因,将关键模块基因与线粒体功能障碍基因、铁死亡基因以及差异表达基因取交集,基于交集基因对疾病组数据共识聚类分析,鉴定每个聚类亚型之间的差异基因。对差异基因进行富集分析,基于最小绝对收缩和选择算子与随机森林等机器学习方法筛选Hub基因。进一步使用RAW264.7细胞构建动脉粥样硬化细胞模型,基于qPCR对Hub基因进行验证,使用数据库进行Hub基因调控的中药预测。结果与结论:①将差异表达基因、WGCNA模块基因,线粒体功能和铁死亡特征基因取交集得到5个交集基因,基于这5个基因进行共识聚类分析得到2个亚型,亚型之间的差异分析得到994个线粒体功能与铁死亡相关亚型差异表达基因。通过2种机器算法预测出3个Hub基因,分别为DMTN、FCGR3A与MGST1,结合细胞实验验证后发现DMTN、MGST1可能具有较高的诊断价值。中药预测结果显示,当归、肉桂等中药可能是DMTN、MGST1的调控中药。②结果表明,DMTN、MGST1基因对动脉粥样硬化有一定诊断价值,还可作为动脉粥样硬化发病过程中线粒体功能障碍与铁死亡相关的特征基因,当归、肉桂等中药作为调控以上基因的药物具有一定研究潜力。