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兩樣本MR+轉(zhuǎn)錄組學(xué),以揭示靜脈血栓栓塞癥與重癥新冠肺炎的關(guān)系

發(fā)布時間:  2024-07-17 10:16:57



現(xiàn)有文獻(xiàn)證明VTE 和 COVID-19 可能具有共同的遺傳結(jié)構(gòu),但這一點(diǎn)尚未明確。為了填補(bǔ)這一空白,作者以 VTE 為暴露因素,以單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 為 IV,以 sCOVID-19 為結(jié)局,使用 MR 分析從遺傳學(xué)上估計(jì) VTE 和 sCOVID-19 之間的因果關(guān)系。此外,作者還利用了轉(zhuǎn)錄組分析,以確定差異表達(dá)基因 (DEG) 和相關(guān)的免疫病理學(xué)特征。

今天推薦的這篇文章屬于MR分析與生信分析的結(jié)合,不妨換個不一樣的暴露與結(jié)局試試!


題目:靜脈血栓栓塞癥與重癥新冠肺炎:孟德爾隨機(jī)化試驗(yàn)和轉(zhuǎn)錄組分析

雜志:Front Immunol

影響因子:IF=7.3

發(fā)表時間:2024.04.29



研究背景


2019冠狀病毒病(COVID-19)是一種持續(xù)的全球性危害,根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù),截至2023年6月,總發(fā)病率超過7000萬例,總死亡人數(shù)超過690萬。靜脈血栓栓塞癥(VTE)是COVID-19的常見合并癥,預(yù)計(jì)病例將達(dá)到25-30%。一項(xiàng)涉及86篇研究文章的薈萃分析表明,非ICU和ICU COVID-19患者的VTE發(fā)生率分別為7.9%和22.7%,肺栓塞發(fā)生率分別為3.5%和13.7%。這些合并癥與多器官衰竭和死亡率增加密切相關(guān),尤其是在晚期疾病患者中。血栓表現(xiàn)增強(qiáng)(如D-二聚體水平升高、DVT、肺栓塞、缺血性中風(fēng)等)的患者更容易發(fā)展為重癥COVID-19(sCOVID-19),因此,血栓相關(guān)并發(fā)癥是COVID-19患者死亡率的關(guān)鍵指標(biāo)。



數(shù)據(jù)來源


01


GWAS數(shù)據(jù)

從IEU Open GWAS數(shù)據(jù)庫中檢索了靜脈血栓栓塞癥(GWAS ID:finn-b-I9_VTE)和伴有呼吸衰竭的sCOVID-19(GWAS ID:ebi-a-GCST90000255)的trait ID和GWAS數(shù)據(jù)。

02


轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)

從GSE164805數(shù)據(jù)集中獲取了27個sCOVID-19(18名男性和9名女性,中位年齡為50歲)和24個健康對照(17名男性和9名女性,中位年齡為47歲)PBMC樣本。



研究思路


使用MR-Egger、加權(quán)中位數(shù)、簡單模式、加權(quán)模式和逆方差加權(quán)(IVW)回歸評估潛在的VTE和sCOVID-19關(guān)聯(lián)。作者對VTE和sCOVID-19進(jìn)行了獨(dú)立的單變量分析。使用異質(zhì)性、多效性和留一檢驗(yàn)進(jìn)行了敏感性分析。此后,對GSE164805數(shù)據(jù)集進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析,以確定與單核苷酸多態(tài)性(SNP)相關(guān)的差異表達(dá)基因(DEG)。最后,還進(jìn)行了免疫分析。



主要結(jié)果


1、VTE與sCOVID-19的關(guān)系

作者使用IVW方法,證明了VTE與sCOVID-19之間存在因果關(guān)系(p=0.018338555)(表格1)。



2、敏感性分析

多效性檢驗(yàn)結(jié)果表明不存在水平SNP多效性(表2)。此外,LOO分析結(jié)果與IVW分析結(jié)果相似,表明數(shù)據(jù)可靠性較高(圖2)。綜合起來,上述結(jié)果表明,VTE對sCOVID-19有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。


3、主要sCOVID-19相關(guān)基因的鑒定及功能富集分析


作者在GSE145926數(shù)據(jù)集中鑒定了37個SNP相關(guān)基因,其中,sCOVID-19與健康對照之間存在15個DEG,其中包括10個在sCOVID-19中高表達(dá)的基因(ACSS2、CYP4V2、EIF6、GBGT1、GSS、MADD、MAPK8IP1、MYBPC3、NT5DC3和SURF6)和5個幾乎不表達(dá)的基因(CEP250、DDB2、MMP24、PROCR和YIPF2)(圖3)。為了進(jìn)一步闡明這些DEG在sCOVID-19中的潛在生理功能,作者進(jìn)行了單基因GSEA(圖4)。




4、評估sCOVID-19免疫微環(huán)境中DEG的功能


鑒于sCOVID-19病理生理學(xué)與IME之間存在很強(qiáng)的潛在關(guān)聯(lián),接下來通過檢查28種免疫相關(guān)細(xì)胞的表達(dá)譜來探索sCOVID-19患者的IME。結(jié)果發(fā)現(xiàn)sCOVID-19與對照樣本中有15種免疫細(xì)胞豐度存在顯著差異(圖5A),即sCOVID-19中的適應(yīng)性免疫反應(yīng)細(xì)胞(例如活化的CD8T細(xì)胞、活化的樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、效應(yīng)記憶CD4T細(xì)胞、效應(yīng)記憶CD8T細(xì)胞、未成熟B細(xì)胞等)明顯減少,而炎癥和髓系細(xì)胞(例如中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等)明顯增多。接下來,作者證明了主要基因與差異免疫細(xì)胞之間的緊密關(guān)聯(lián)。特別是,5個很少表達(dá)的DEG(CEP250、DDB2、MMP24、PROCR和YIPF2)與適應(yīng)性免疫細(xì)胞直接相關(guān)。相反,10個高表達(dá)基因(ACSS2、CYP4V2、EIF6、GBGT1、GSS、MADD、MAPK8IP1、MYBPC3、NT5DC3和SURF6)與炎癥和髓系細(xì)胞直接相關(guān)(圖5B)。此外,還證實(shí)了7個免疫相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的得分存在顯著差異,即檢查點(diǎn)、細(xì)胞溶解活性、HLA、炎癥促進(jìn)、MHC_class_I、T_cell_co-inhibition和T_cell_co-stimulation(圖5C)。根據(jù)結(jié)果分析,5個很少表達(dá)的DEG與檢查點(diǎn)、細(xì)胞溶解活性和T細(xì)胞共抑制網(wǎng)絡(luò)呈正相關(guān)。相反,10個高表達(dá)的DEG與MHC_class_I和T細(xì)胞共刺激網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)(圖5D)。總之,這些發(fā)現(xiàn)表明DEG對于sCOVID-19IME至關(guān)重要。


5、DEG與免疫病理學(xué)特征密切相關(guān)

為了進(jìn)一步研究DEG與sCOVID-19免疫病理學(xué)特征之間的關(guān)聯(lián),進(jìn)行了以下分析。就MHC基因集而言,發(fā)現(xiàn)3個DEG(B2M、HLA-A和TAPBP)在sCOVID-19中與對照樣本相比明顯上調(diào)。相比之下,12個DEG(HLA-C、HLA-DMA、HLA-DMB、HLA-DOA、HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA2、HLA-DQB1、HLA-DRA、HLA-DRB1、HLA-E和TAP2)顯示出相反的趨勢(圖6A)。還證明了B2M、HLA-A和TAPBP基因與5個顯著降低的DEG(CEP250、DDB2、MMP24、PROCR和YIPF2)呈負(fù)相關(guān)(圖6B)。在免疫激活劑的情況下,與正常樣本相比,sCOVID-19中的CD40、IL6R和MICB明顯上調(diào)。相反,CD28、CD40LG、CD48、ICOS、ULBP1和LTA含量表現(xiàn)出相反的反應(yīng)(圖6C)此外,還發(fā)現(xiàn)CEP250、DDB2、MMP24、PROCR和YIPF2含量與大多數(shù)下調(diào)的免疫激活因子直接相關(guān)(圖6D)。最后,在免疫抑制劑方面,sCOVID-19中的CSF1R、IDO1和TGFBR1含量與正常樣本相比顯著升高。相反,CD96和LAG3水平顯示出相反的趨勢(圖6E)。此外,CEP250、DDB2、MMP24、PROCR和YIPF2含量與CD96和LAG3水平直接相關(guān)(圖6F)。




文章小結(jié)


作者進(jìn)行了單變量MR分析,以確定VTE與sCOVID-19風(fēng)險(xiǎn)之間的因果關(guān)系,證明了VTE與sCOVID-19的發(fā)生密切相關(guān)。此外,還確定了15個參與VTE免疫機(jī)制的DEG,這些DEG可驅(qū)動sCOVID-19的發(fā)病機(jī)制。這些基因?yàn)閂TE和sCOVID-19背后的相關(guān)信號網(wǎng)絡(luò)提供了新的見解,并可用作治療和預(yù)防sCOVID-19的新靶點(diǎn)。





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