脊髓损伤机制研究的生物信息学分析

用生物信息学方法筛选参与脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)发展过程的关键分子和通路,可为脊髓损伤发展机制的研究提供指导.从GEO数据库下载基因芯片数据,并将数据集中的样本分为脊髓损伤组(SCI组)和正常组(normal组).应用R语言处理来自不同数据集样本间的批次效应,同时对基因芯片的表达数据进行标准化处理,并通过PCA分析监测标准化处理后数据的质量.应用R语言中的limma包分析标准化后的基因表达矩阵,以得到差异基因.将差异基因导入DAVID数据库进行GO (gene ontology)分析,并通过KEGG数据库进行通路分析.然后应用STRING数据库构建PPI网络,并通过Cytoscape中的cytoHubba插件分析得到10个hub基因.最后应用箱式图监测hub基因在不同样本中的表达,并用GeneCards数据库查询hub基因的功能.此外,为了补充差异基因筛选的不足,通过R语言对基因表达矩阵进行了GSEA (gene set enrichment analysis)分析.结果 显示:TYROBP、ITGB2、PTPRC和FCER1G等基因在脊髓损伤发展过程中发挥重要的作用;细胞外基质的炎症反应、葡糖醛酸基转移酶活性的变化和星形胶质细胞的迁移等与脊髓损伤的发展机制关系密切;TNF信号通路、NF-κB信号通路和p53信号通路在脊髓损伤的发展机制中发挥重要的作用.这些关键的分子和通路在脊髓损伤中的作用值得我们进行更深入的探讨.