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非腫瘤純生信:換個疾病又是一篇文章!全血和PBMC比較的思路

Whole blood vs PBMC: compartmental differences in gene expression profiling exemplified in asthma
在哮喘中全血與外周血單核細胞之間基因表達譜的差異

一.研究背景

        哮喘是一種慢性肺部疾病,其特征為由呼吸道發(fā)炎導致頻繁的呼吸困難、喘息、咳嗽和胸悶。同時其為異質性疾病,其中過敏性哮喘是由2型T輔助細胞炎癥反應引起的,其特征為氣道和血液嗜酸性粒細胞增多,而中性粒細胞性哮喘的特征為涉及17型T輔助細胞。

二.分析流程


三.結果解讀

使用NanoString Immune Profiling Panel分析10位受試者全血與外周血單核細胞(PBMC)的差異表達基因,有涉及704個基因差異,但在PBMC高表達只有6個

  • 圖1a:展示在PBMC中高表達的6個基因

  • 圖1b:展示在全血高表達且與PBMC差異明顯的6個基因

  • 圖1c:展示輕度哮喘患者或健康人全血樣本和PBMC之間基本表達相關性,其中健康人與哮喘患者全血之間的平均相關性系數為0.97,而PBMC樣本之間平均相關性系數為0.87,因此,健康人與哮喘患者的PBMC有很大可能存在差異

圖1. PBMC和全血樣品的基因表達譜差異
  • 圖2a:過濾低豐度的轉錄本后,展示所有樣本中轉錄本情況,其中在全血高表達有64個基因,而在PBMC中高表達的有13個基因

  • 圖2bc:使用NanoString-curated進行通路分析,全血中高表達的基因涉及多種免疫過程,而PBMC中高表達基因涉及T淋巴細胞和單核細胞/巨噬細胞過程

圖2. 過濾低豐度轉錄本后的全血與PBMC的基因表達概況
  • 圖3a:健康人和哮喘患者的基因表達差異分析,在PBMC中只有EGR2在哮喘患者中高表達,而在全血中哮喘患者有41個下調的基因和6個上調的基因

  • 圖3b:對下調基因進行通路分析,發(fā)現哮喘下調的基因與一般免疫、以及NK細胞和TH1介導的免疫有關

圖3. 哮喘患者中的差異表達基因
  • 圖4a:使用NanoString nCounter Vantage的3D免疫細胞分析法同時測定樣本的蛋白質和RNA,并進行對應蛋白質和RNA的相關性分析,在PBMC有10個基因的蛋白質和RNA呈正相關(藍色),在全血中2個基因蛋白與RNA呈負相關

  • 圖4b:對哮喘患者和健康人的PBMC進行蛋白質差異分析,發(fā)現在哮喘患者中OX40(TNFRSF4)和CD28上調,但沒有RNA差異

圖4. PBMC中的蛋白差異

小結


最后小結一下,作者選用5個輕度過敏性哮喘和5個健康人樣本在NanoString nCounter平臺測定免疫相關RNA,發(fā)現全血中特異性表達的64種特異性基因涉及先天、體液和適應性免疫過程,而PBMC中的13種特異性基因涉及T細胞和單核細胞介導的過程。作者進一步分析健康人與哮喘患者中的基因差異,發(fā)現在哮喘與健康人的全血中有47種差異表達基因,而在PBMC只有一種特異性基因。最后作者使用nCounter分析健康人與哮喘患者的蛋白差異,發(fā)現涉及T細胞活化過程的共刺激因子CD28和OX40 (TNFRSF4)在哮喘患者中高表達。

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