靶向铁死亡治疗类风湿关节炎的分子机制及天然药物筛选OA

背景:目前类风湿关节炎的研究聚焦于铁代谢相关蛋白以及铁死亡对免疫细胞的影响。此研究从中药方面阐述靶向铁死亡治疗类风湿关节炎的新思路,开发新的中药治疗方法,根据患者基因和生物标志物,制定个体化方案,优化治疗策略,改善患者症状,起到早期治疗、改善预后的目的。目的:应用生物信息学方法从铁死亡角度研究治疗类风湿关节炎的分子机制,并筛选得到具有潜在治疗作用的中药及活性成分,为类风湿关节炎的治疗开辟新途径。方法:GEO是由美国国家生物技术信息中心(NCBI)维护的一个公共数据库,主要用于存储和分享高通量基因表达数据、芯片数据、测序数据等,研究人员可以通过GEO数据库进行检索和分析各种疾病类型的基因组数据。该研究基于公开可用的汇总统计数据库,无需伦理审批。在GEO数据库中检索与类风湿关节炎相关的符合筛选条件的数据集,采用Sanger测序平台获取类风湿关节炎的转录组数据,运用limma算法筛选差异表达基因。同时,从FerrDb数据库中提取铁死亡相关基因集。通过整合分析,获得差异表达基因与铁死亡基因的交集,并以此构建蛋白质相互作用网络,进而开展网络拓扑结构特性研究。之后,借助DAVID Bioinformatics Resources 6.8在线分析工具,对筛选得到的潜在靶点进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,以探究生物学功能及信号通路特征。最后利用SymMap平台定位天然药物,并通过中药系统药理学数据库和分析平台(TCMSP)找到天然药物所对应的小分子化合物及对应靶点后进行分子对接分析。结果与结论:①GEO数据库筛选确定GSE55457及GSE55235两个数据集,通过limma差异分析后得到共同差异表达靶点340个。通过FerrDb平台收集得到铁死亡相关靶点487个,与上述共同差异表达靶点取交集,得到17个铁死亡与类风湿关节炎疾病相关的共同靶点。②运用17个共同靶点构建蛋白质相互作用网络,共包含16个靶标蛋白以及33条蛋白相互作用关系,其中EGFR、AR、MAPK8、CDKN1A、JUN、ATM和EGR1等核心靶点在网络中占据重要地位,通过网络拓扑特征解析筛选出5个与铁死亡及类风湿关节炎疾病相关的核心共同作用靶点,即EGFR、AR、MAPK8、CDKN1A与JUN。③GO及KEGG富集分析显示,通过铁死亡途径治疗类风湿关节炎可能与DNA结合过程、胞浆胞核相关的SMAD2/3信号通路等相关。④SymMap平台及中药系统药理学数据库和分析平台结果显示孕酮、雌二醇与槲皮素等天然小分子化合物与核心靶点能形成良好的分子对接,为类风湿关节炎的新药研发及研究提供了新方向。