آنالیز بیوانفورماتیکی برای غربالگری ژن های کلیدی دخیل در تمایز سلول های بنیادی پرتوان القایی به هپاتوسیت ها
تاریخ انتشار: جمعه 13 بهمن 1396
| امتیاز:
به دلیل فقدان اندام های بالقوه، پیوند هپاتوسلولار به عنوان درمانی برای بیماری های کبدی پیشرفته محسوب می شود. سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) از بازبرنامه ریزی سلول های سوماتیک تولید شده اند و قادر به تمایز به هپاتوسیت ها هستند. مطالعه حاضر در صدد است که بررسی مکانیسم های دخیل در تمایز iPSCها به هپاتوسیت ها بپردازد. پایگاه داده GSE66076 از Gene Expression Omnibus دانلود شد؛ این پایگاه داده شامل داده های سه نمونه تمایز نیافته از iPSCها(T0) و سه نمونه از اندودرم قطعی(T5) و سه نمونه هپاتوسیت اولیه(T24) حاصل تمایز iPSCها به هپاتوسیت بود. ژن های بیان شده به صورت افتراقی(DEGs) بین نمونه های T0تا T5 یا T24 با استفاده از مدل های خطی بسته های داده های میکرواری در بیوکنداکتور شناسایی شده اند و آنالیزهای غنی سازی صورت گرفت. با استفاده از بسته آنالیز شبکه همبستگی وزن در R، کلاسترهای برای DEGهای ادغام شده مورد شناسایی قرار گرفتند. Cytoscape برای ساخت شبکه های برهمکنش های پروتئین-پروتئین(PPI) مورد استفاده قرار گرفت تا DEGها را در راستازی کلاسترهای قابل توجه شناسایی کند. با استفاده از ReacomeFI pluginدر Cytoacape، شبکه های برهمکنش عملکردی(FI) برای ژن های معمول ایجاد شد. مجموع 433 و 1342 DEG در کلاستر آبی شناسایی شد که در آن FGF2 گره کلیدی می تواند با BMP2 برهمکنش کند.نشان داده شد که CDK1 بالاترین درجه(درجه 71) را در شبکه PPI برای DEGها در کلاستر turquoise نشان داد. آنالیزهای غنی شده برای ژن های معمولی شامل HNF4Aو EGF در شبکه FI نشان داد که EGFو FGF2 در مسیرهای پیام رسانی Ras و Rap1 غنی سازی شده اند. نتایج حاضر نشان می دهد که ممکن است FGF2، BMP2، CDK1، HNF4A و EGF در تمایز iPSCها به هپاتوسیت ها نقش داشته باشند.
Mol Med Rep. 2018 Jan 5. doi: 10.3892/mmr.2018.8385. [Epub ahead of print]
Bioinformatics analysis to screen key genes implicated in the differentiation of induced pluripotent stem cells to hepatocytes.
Lin R1, Wang Y1, Ji K1, Liu Z1, Xiao S1, Zhou D1, Chen Q1, Shi B1.
Abstract
Due to the lack of potential organs, hepatocellular transplantation has been considered for treating end-stage liver disease. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) are reverted from somatic cells and are able to differentiate into hepatocytes. The present study aimed to investigate the mechanisms underlying iPSC differentiation to hepatocytes. GSE66076 was downloaded from the Gene Expression Omnibus; this database includes data from 3 undifferentiated (T0), 3 definitive endoderm (T5), and 3 early hepatocyte (T24) samples across hepatic‑directed differentiation of iPSCs. Differentially expressed genes (DEGs) between T0 and T5 or T24 samples were identified using the linear models for microarray data package in Bioconductor, and enrichment analyses were performed. Using the weighted correlation network analysis package in R, clusters were identified for the merged DEGs. Cytoscape was used to construct protein‑protein interaction (PPI) networks for DEGs identified to belong to significant clusters. Using the ReactomeFI plugin in Cytoscape, functional interaction (FI) networks were constructed for the common genes. A total of 433 and 1,342 DEGs were identified in the T5 and T24 samples respectively, compared with the T0 samples. Blue and turquoise clusters were identified as significant gene clusters. In the PPI network for DEGs in the blue cluster, the key node fibroblast growth factor 2 (FGF2) could interact with bone morphogenetic protein 2 (BMP2). Cyclin‑dependent kinase 1 (CDK1) was demonstrated to have the highest degree (degree=71) in the PPI network for DEGs in the turquoise cluster. Enrichment analysis for the common genes, including hepatocyte nuclear factor 4α (HNF4A) and epidermal growth factor (EGF), in the FI network indicated that EGF and FGF2 were enriched in the Ras and Rap1 signaling pathways. The present results suggest that FGF2, BMP2, CDK1, HNF4A and EGF may participate in the differentiation of iPSCs into hepatocytes.
PMID: 29328449