基于生物信息学分析非酒精性脂肪肝疾病发展关键基因

目的:基于生物信息学技术筛选非酒精性脂肪肝病(NAFLD)进展过程中的关键基因，并探讨其潜在生物学机制。方法:通过整合基因表达公共数据库(GEO)中NAFLD相关测序数据集GSE135251和GSE167523，分析在单纯性非酒精性脂肪肝(NAFL)与非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中差异表达的基因。对筛选得到的差异基因进行基因本体论(GO)功能富集分析，京都基因与基因组百科全书(KEGG)和Reactome信号通路分析。通过STRING数据库及Cytoscape3.7.2软件寻找关键基因并观察不同纤维化分级和不同活动度评分下关键基因的表达情况。此外，基于NAFLD小鼠的单细胞RNA-seq数据集，观察了关键基因在不同细胞簇的表达。结果:通过生物信息学方法从两个数据集获得NAFLD的97个共同的差异基因，GO功能富集分析主要表现在细胞外基质组织。信号通路则主要为细胞外基质(ECM)-受体的相互作用。基于蛋白互作网络(PPI network)和Cytoscape软件确定5个关键基因：COL1A1、THBS2、CXCL8、THY1及LOXL1。关键基因的表达情况与纤维化分级及活动度评分呈明显正相关，表明其与NAFLD进展密切相关。这些关键基因主要在肝星状细胞(HSCs)和自然杀伤细胞/T淋巴细胞(NK/T cells)上高表达。结论:本研究通过生物信息学技术筛选出5个可能参与NAFL向NASH转变的关键基因，细胞外基质-受体的相互作用信号通路可能是NAFLD进展的关键分子机制。