维得利珠单抗对克罗恩病患者白细胞RNA表达谱的影响

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背景炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD),包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(crohn’s disease,CD),是一组以胃肠道慢性、复发性、进行性炎症为特征的疾病。白细胞跨内皮转运以及免疫细胞向炎症部位的迁移与肠道炎症的发生密切相关,维得利珠单抗(vedolizumab,VDZ)是一种靶向作用于肠道整合素α4β7蛋白的生物制剂,通过阻断整合素α4β7与黏膜地址素细胞黏附分子-1(Mucosal addressin cellular adhesion molecule-1,MAd CAM-1)间的相互作用,抑制免疫细胞迁移至胃肠道的炎症部位,进而达到治疗IBD的目的。然而,应用维得利珠单抗是否影响CD患者外周血白细胞中mRNA、lncRNA、cirRNA的表达,以及差异基因间是否存在相互作用、参与调控了哪些生物过程尚需进一步的研究。目的初步了解应用维得利珠单抗对CD患者外周血白细胞中mRNA、lncRNA、cirRNA表达的影响,通过GO富集、KEGG富集分析差异基因所参与调控的信号通路和生物过程,构建ceRNA网络和PPI网络预测差异基因间、差异基因所编码的蛋白间潜在的相互作用。方法1.收集应用维得利珠单抗和未使用过生物制剂的CD患者外周血,分离得到白细胞。前者为实验组(VDZ组),后者为对照组(Control grop,CG组)。患者纳入标准:(1)患者未合并糖尿病、高血压等慢性疾病,无自身免疫性疾病或肿瘤病史;(2)治疗上仅用维得利珠单抗或从未使用过生物制剂,且近3月内未使用过激素、免疫抑制剂。2.应用快速沉降法获取外周血中的白细胞,之后用RNA-triol提取白细胞RNA并构建DNA文库。根据DNA文库进行制备DNB和测序载片,应用DNBSEQ平台对样本进行高通量测序,测序结果在经过过滤及校对后输出到华大基因多组学系统。3.采用SPSS 21.0软件分析患者基本信息,应用DESeq2计算两组间差异表达基因,VN图、热图、火山图描述差异基因的表达情况,并对差异mRNA进行GO富集和KEGG富集分析。4.利用华大基因多组学系统、mi RDB、STRING网站预测RNA分子间、差异mRNA调控蛋白间的相互作用,应用cytoscape绘制ceRNA网络、PPI网络,并对PPI网络中连接度前20位的蛋白进行富集分析。结果1.发现与CG组相比,VDZ组中共检测到520个差异基因,其中mRNA有346个,上调的有45个,下调的有301个;lncRNA有84个,上调的有38个,下调的有46个;cirRNA有90个,上调的有23个,下调的有67个,其中FN1是差异mRNA中上调最显著的,SIK1是下调最显著的。2.GO富集功能分析结果显示在细胞组分、分子功能、生物过程方面:差异mRNA主要参与形成肌动蛋白细胞骨架、多种蛋白复合体;参与调节蛋白结合、抗原肽的结合以及转运、免疫球蛋白受体结合;以及参与调控白细胞介素-7介导的信号通路、I型干扰素信号通路、中性粒细胞脱颗粒、先天免疫反应等。此外,由于KEGG通路富集分析结果Q值大于0.05,显著性不强,故不进行描述。3.以|log2(FC)|值>3、Q<0.05为条件对差异基因进行筛选后得到16个mRNA,在mi RDB网站上按照预测分数>80分、作用靶点<800的标准预测进行筛选,其中有9个mRNA与10个micRNA间可相互结合。然后通过华大基因多组学系统中micRNA-lncRNA、micRNA-cirRNA的关联转换,发现差异基因中有18个lncRNA、40个cirRNA被预测可与上述10个micRNA相结合。最后以micRNA为中心构建ceRNA网络。此外,预测结果中还发现了差异基因lncRNA PVT1、CEACAM1均可与hsa-mi R-212-5p结合,这表明二者可能互为ceRNA进而调控彼此的表达。4.对PPI网络中连接度前20位的蛋白进行GO富集分析,发现在细胞组分、分子功能、生物过程方面这些蛋白参与构成整合素复合体以及纤维蛋白原复合体;参与调控ICAM-3受体活性、补体C3b结合、干扰素所介导的信号通路、先天免疫反应、对干扰素α、β的应答等。此外,KEGG通路富集显示这些蛋白还可参与调节NK细胞所介导的细胞毒性、NOD样受体信号通路等。结论1.应用VDZ和从未应用过生物制剂的CD患者外周血白细胞中mRNA、lncRNA、cirRNA的表达谱存在显著差异,其中FN1是差异mRNA中上调最显著的,SIK1是下调最显著的。2.差异mRNA主要在白细胞介素-7介导的信号通路、中性粒细胞脱颗粒、干扰素应答、先天免疫反应等生物过程和通路富集。3.PPI网络中前20位蛋白主要在构成整合素复合体、调控ICAM-3受体活性、NK细胞所介导的细胞毒性、NOD样受体信号通路等方面富集。
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