Бул изилдөө кеңири колдонулган экологиялык пластификатор ди-(2-этилгексил) фталаттын (DEHP) Crohn оорусу менен байланышкан сезгенүү жана ичеги тканынын кайра түзүлүшү менен кайсы молекулярдык жана клеткалык деңгээлдерде кесилишиши мүмкүн экенин изилдейт. Изилдөө химиялык максаттарды божомолдоону, бир нече Crohn транскриптом когортторун, WGCNA, түшүндүрүлүүчү машиналык үйрөнүүнү, бир-клеткалуу RNA секвенирлөө маалыматтарын, scVI негизиндеги латенттик абал проекциясын, молекулалык docking жана динамикалык симуляцияларды, ошондой эле чычкан жана биринчилик fibroblast эксперименттерин бириктирет.
Интеграцияланган анализдин натыйжасында ANXA3, DUSP6, IGFBP2 жана TNFSF13 гендеринен турган төрт-гендүү DEHP–Crohn талапкер программасы аныкталган. Бул гендер ар кандай машиналык үйрөнүү алгоритмдеринде жана көз карандысыз текшерүү когортторунда Crohn оорусу менен байланышкан туруктуу белгилерди көрсөткөн. Бир-гендик ROC анализдеринде IGFBP2 үчүн AUC=0,952, ANXA3 үчүн 0,931, DUSP6 үчүн 0,884 жана TNFSF13 үчүн 0,864 деп билдирилген.
Бир-клеткалуу анализ бул талапкер молекулярдык программанын өзгөчө сезгенүүчү fibroblastтар менен шайкеш келерин көрсөткөн. Бул клеткаларда ECM уюштурулушу, MAPK, PPAR жана TGF-β менен байланышкан кайра түзүлүү программалары алдыга чыккан. Чычкандарда DEHP DSS менен түзүлгөн эксперименттик колитти күчөткөн; биринчилик intestinal fibroblastтарда болсо төрт-ген огуна да, Col1a1, Fn1, Tgfb1 жана Ccl2 сыяктуу кайра түзүлүү маркерлерине да өзгөрүү жараткан.
Изилдөөнүн жыйынтыгы DEHP Crohn оорусун пайда кылат деп далилдөө эмес; DEHP менен байланышкан молекулярдык бузулуулар сезгенүүчү fibroblast борборлуу ткань кайра түзүлүү абалы менен шайкеш болушу мүмкүн экенин көрсөткөн текшериле турган ген–клетка абалынын алкагын сунуштоо болуп саналат.
DEHP Деген Эмне жана Crohn Оорусу Үчүн Эмне Себептен Изилденет?
DEHP — пластик буюмдарда, азык-түлүк таңгактарында, медициналык түзмөктөрдө, курулуш материалдарында жана көптөгөн керектөөчү товарларда колдонулган фталат пластификатор. Полимер түзүлүшүнө коваленттик түрдө байланып калбагандыктан, өндүрүш, колдонуу жана таштанды процесстеринде айлана-чөйрөгө өтүшү мүмкүн.
Адамдар DEHPге:
- тамак-аш аркылуу,
- дем алуу аркылуу,
- тери менен тийишүү аркылуу,
- жана айрым медициналык түзмөктөр аркылуу
дуушар болушу мүмкүн.
DEHP организмге киргенден кийин mono-(2-этилгексил) фталат (MEHP) сыяктуу активдүү метаболиттерге айланышы мүмкүн жана мурунку адабияттарда:
- эндокриндик бузулуу,
- оксидативдик стресс,
- митохондриялык бузулуу,
- сезгенүүчү сигналдардын активдешүүсү,
- эпителий тосмосунун жабыркашы
менен байланышкан.
Crohn оорусу болсо иммундук системанын активдешүүсү менен гана чектелбейт. Transmural сезгенүү, stromal клеткалардын активдешүүсү, extracellular matrix топтолушу, fibrosis жана структуралык кайра түзүлүү оорунун маанилүү компоненттери болуп саналат.
Бул Изилдөө DEHP Менен Crohn Оорусун Кантип Байланыштырды?
Изилдөө DEHP максаттарын божомолдоо менен Crohn оорусунда өзгөргөн гендерди жөн гана үстү-үстүнө коюу менен чектелбестен; оору менен байланышкан ко-экспрессия модулдарын, машиналык үйрөнүүнү жана бир-клеткалуу абалды моделдөөнү да колдонгон.
DEHP үчүн талапкер адам белок максаттары:
- ChEMBL,
- PharmMapper,
- SwissTargetPrediction
аркылуу божомолдонгон.
Crohn оорусу үчүн беш GEO bulk-transcriptome маалымат топтому колдонулган:
- GSE112366
- GSE16879
- GSE95095
- GSE179285
- GSE186582
Алгачкы үч маалымат топтому ачылыш/үйрөтүү когорту, акыркы эки маалымат топтому көз карандысыз текшерүү когорту катары колдонулган.
Batch эффекти кантип көзөмөлдөндү?
Ар башка GEO маалымат топтомдорунун техникалык айырмачылыктарын азайтуу үчүн:
- SVA,
- ComBat,
- PCA
негизиндеги көп баскычтуу нормалдаштыруу жана сапатты көзөмөлдөө ыкмасы колдонулган.
17–18-беттердеги 1-сүрөт batch оңдоосуна чейин үлгүлөр маалымат топтомунун булагына жараша бөлүнгөнүн; ComBatтан кийин бөлүштүрүү оору абалын жакшыраак чагылдырганын көрсөтөт.
Crohn Оорусунда Канча Дифференциалдык Ген Табылган?
Бириктирилген үйрөтүү когортунда:
266 Crohn оорусу менен байланышкан дифференциалдык ген
аныкталган.
Колдонулган босоголор:
|log2FC| > 0,585 жана оңдолгон P < 0,05
деп берилген.
WGCNA менен оору абалына байланышкан модулдар аныкталгандан кийин дифференциалдык гендер менен модул гендеринин кесилишинен:
27 оору менен байланышкан жалпы ген
алынган.
DEHP Менен Crohn Ортосунда Канча Жалпы Талапкер Ген Табылган?
DEHP талапкер максаттары менен Crohn оорусунда өзгөргөн гендердин кесилишинен:
6 жалпы ген
аныкталган.
Бул алты ген андан кийин:
- PPI тармагы,
- GO байытуу,
- KEGG байытуу,
- көп моделдүү машиналык үйрөнүү
менен бааланган.
Тиешелүү функционалдык багыттардын арасында:
- сезгенүүнү жөнгө салуу,
- иммундук жооп,
- клетка миграциясы,
- гипоксияга жооп,
- апоптоз,
- сигнал өткөрүү
бар.
Изилдөөнүн Ыкмасы жана Натыйжалары
Машиналык Үйрөнүү Кайсы Төрт Генди Алдыңкы Орунга Чыгарды?
Көп моделдүү салыштыруунун натыйжасында:
- ANXA3
- DUSP6
- IGFBP2
- TNFSF13
негизги DEHP–Crohn талапкер ген айкалышы катары тандалган.
Колдонулган моделдердин арасында:
- LASSO
- Ridge
- Elastic Net
- Random Forest
- Gradient Boosting
- SVM
- Linear Discriminant Analysis
- XGBoost
- Partial Least Squares GLM
бар.
Төрт Гендин AUC Маанилери Кандай?
| Ген | Көз карандысыз текшерүүдөгү AUC |
|---|---|
| IGFBP2 | 0,952 |
| ANXA3 | 0,931 |
| DUSP6 | 0,884 |
| TNFSF13 | 0,864 |
Бул маанилер транскриптом маалыматтарында Crohn оорусунун абалын айырмалоо көрсөткүчүн билдирет.
Бул клиникада колдонууга даяр biomarker көрсөткүчтөрү эмес.
SHAP анализи эмнени көрсөттү?
SHAP жыйынтыктарында DUSP6 жана TNFSF13 жогорку экспрессиясы моделдин чыгышын оору багытына түрткөнү билдирилген.
ANXA3 жана IGFBP2 да ар башка маалымат катмарларында оору менен байланышкан өзгөчөлүк салымдарын көрсөткөн.
20–21-беттердеги 2-сүрөт моделдерди салыштырууну, ROC ийри сызыктарын, nomogram, чечим ийри сызыгын жана SHAP бөлүштүрүүлөрүн бирге көрсөтөт.
Бул Төрт Ген Бир Эле Сигнал Жолунун Бөлүктөрүбү?
Жок. Булак бул гендерди бир сызыктуу жол катары чечмелөөгө болбой турганын өзгөчө баса белгилейт.
Алар ар башка биологиялык процесстерди билдирген функционалдык якорлор:
- ANXA3: мембрана уюштурулушу, жарааттын оңолушу жана эпителий реституциясына байланышкан процесстер.
- DUSP6: MAPK/ERK кайтарым байланыш жөнгө салынышы.
- IGFBP2: IGF огу, өсүү, жашап калуу жана ткань калыбына келиши.
- TNFSF13/APRIL: B-клеткалардын жетилиши, plasma клеткалар жана mucosal humoral immunity.
Бир-Клеткалуу Анализде Эң Күчтүү Клеткалык Сигнал Кайда Байкалды?
Эң күчтүү шайкештик сезгенүүчү fibroblastтарда байкалган.
Бир-клеткалуу анализ үчүн GSE134809 колдонулган.
Клеткалар:
- эпителий,
- иммундук,
- stromal,
- endothelial/pericyte
негизги класстарга бөлүнүп, fibroblastтар андан кийин matrix fibroblast жана сезгенүүчү fibroblast сыяктуу подтиптерге бөлүнгөн.
24-беттеги 3-сүрөт талапкер программанын өзгөчө сезгенүүчү fibroblastтарда күчтүү экенин көрсөтөт.
Алсызыраак, бирок байкаларлык сигналдар:
- mast клеткалар,
- ILC3,
- регенерацияга байланышкан айрым эпителий клеткалары
ичинде да көрүлгөн.
Сезгенүүчү Fibroblastтарда Кайсы Жолдор Алдыңкы Орунга Чыкты?
Булакка ылайык, алдыңкы орунга чыккан жолдор:
- ECM organization
- MAPK signaling
- PPAR signaling
- TGF-β signaling
болгон.
Бул айкалыш сезгенүү, метаболизмди жөнгө салуу, fibrosis жана ткань кайра түзүлүшү менен биологиялык жактан шайкеш.
Клеткалар Арасындагы Байланыш Анализи Эмнени Көрсөттү?
Талапкер программа күчөгөн абалда fibroblastтар:
- CD4+ T клеткалар,
- моноцит/макрофагдар,
- эпителий клеткалары,
- endothelial менен байланышкан клеткалар
менен кең ligand–receptor байланыш тармагын көрсөткөн.
Бул жыйынтык сезгенүүчү fibroblastтар ECM өндүргөн пассивдүү таяныч клеткалары гана эмес, жергиликтүү сезгенүүчү микрочөйрөнүн активдүү байланыш борборлорунун бири болушу мүмкүн экенин колдойт.
Латенттик Оору-Абал Анализи
scVI Негизиндеги Оору-Вектор Анализи Эмнени Көрсөттү?
Сезгенүүчү fibroblastтарда оору менен байланышкан транскрипциялык өзгөрүү бир жолку кескин өтүүдөн көрө үзгүлтүксүз абал жылышы катары моделдениши мүмкүн экенин көрсөткөн.
Изилдөөдө:
- α=0,5
- α=1,0
- α=1,5
латенттик жылыш деңгээлдери түзүлгөн.
Жылыш күчөгөн сайын клеткалар UMAP мейкиндигинде Crohn оорусуна байланышкан аймакка көбүрөөк жакындаган.
Pseudotime маанилери да баскычтуу түрдө жогорулаган.
α=1,5 Чыныгы Оорулуу Клетка Менен Бирдей Беле?
Жок.
α=1,5 абалы:
- ден соолуктуу/uninvolved клеткалардан олуттуу айырмаланган,
- бирок чыныгы involved fibroblast абалынан да олуттуу айырмаланып калган.
Булак муну оору абалына жакындаган аралык латенттик фенотип катары чечмелейт.
Кызыктуусу, айрым pseudotime өлчөөлөрүндө α=1,5 чыныгы involved абалынан да ашып кеткен.
Авторлор бул реалдуу жашоодо сөзсүз болушу керек болгон биологиялык клетка абалы эмес, жогорку өлчөмдүү моделдин оору багытына сезгичтигин көрсөткөн эсептөөчү натыйжа экенин ачык белгилешет.
Молекулалык Симуляция жана Эксперименттик Текшерүү
DEHP Бул Төрт Белокко Түз Байланабы?
Бул изилдөө муну түздөн-түз далилдебейт.
AutoDock Vina менен жүргүзүлгөн docking анализдеринде DEHP ANXA3, DUSP6, IGFBP2 жана TNFSF13 белокторунда энергетикалык жактан кабыл алынуучу байланыш конформацияларын түзө алары билдирилген.
Молекулалык динамика симуляцияларында айрым комплекстер симуляция убактысында салыштырмалуу туруктуу калган.
Анализдер:
- RMSD
- RMSF
- SASA
- radius of gyration
- hydrogen bond саны
- interaction energy
аркылуу жүргүзүлгөн.
Бирок булак муну гана:
“potential structural compatibility”
деп аныктайт.
Түз байланыш далили үчүн:
- SPR
- ITC
- CETSA
- pull-down
- максаттуу mutagenesis
- rescue эксперименттери
керек экени айтылат.
Чычкан Эксперименти Кантип Долбоорлонгон?
Сегиз жумалык эркек C57BL/6 чычкандар төрт топко бөлүнгөн:
- Control
- DEHP
- DSS
- DSS + DEHP
Ар бир топто:
8 чычкан
болгон.
DSS концентрациясы:
%3
DEHP дозасы:
30 mg/kg/күн
деп берилген.
DEHP DSS Колитин Күчөттүбү?
Бул эксперименттик моделде — ооба.
DSS+DEHP тобу DSS гана тобу менен салыштырганда:
- кыскараак colon,
- жогорку оору активдүүлүк индекси,
- катуураак эпителий жабыркашы,
- көбүрөөк сезгенүүчү клетка infiltration,
- жогорку histological score,
- аныгыраак goblet клетка жоготуусу
көрсөткөн.
30-беттеги 6-сүрөт бул натыйжаларды морфология, colon узундугу, оору активдүүлүгү, H&E жана goblet клетка боёосу менен бирге көрсөтөт.
Төрт Ген Чычкан Колонунда Кантип Өзгөрдү?
DSS+DEHP тобу DSS тобу менен салыштырганда:
- Anxa3 азайды
- Igfbp2 азайды
- Dusp6 көбөйдү
- Tnfsf13 көбөйдү
Бул багыт изилдөөнүн эсептөөчү DEHP–Crohn талапкер огу менен шайкеш деп табылган.
Биринчилик Fibroblast Эксперименти Эмнени Көрсөттү?
Биринчилик чычкан intestinal fibroblastтары:
50 μM DEHP менен 24 саат
экспозицияланган.
Натыйжада:
- Anxa3 ↓
- Igfbp2 ↓
- Dusp6 ↑
- Tnfsf13 ↑
багытында өзгөрүү байкалган.
Мындан тышкары:
- Col1a1 ↑
- Fn1 ↑
- Tgfb1 ↑
- Ccl2 ↑
билдирилген.
Бул гендер тиешелүүлүгүнө жараша collagen топтолушу, fibronectin/ECM уюштурулушу, profibrotic signaling жана stromal–myeloid байланыш менен байланышкан.
Булак жана Ыкма Эскертүүсү
Түпнуска аталыш: Cross-Scale Mapping of DEHP-Associated Molecular Programs Reveals an Inflammatory Fibroblast Remodeling State in Crohn’s Disease
Авторлор: Miyang Yang, Zhaochu Wang, Manli Yan, Zhanhong Yuan, Lei Zeng, Wanxian Huang, Xinyi Liang, Jing Wang, Xi Sun
SSRN: Abstract 6933308
Жарыялоо абалы: Preprint; азырынча peer reviewдан өткөн эмес.
Негизги маалымат булактары: GSE112366, GSE16879, GSE95095, GSE179285, GSE186582 жана GSE134809.
Негизги эсептөөчү ыкмалар: DEHP максаттарын божомолдоо, WGCNA, PPI тармагы, GO/KEGG байытуу, көп моделдүү машиналык үйрөнүү, SHAP, scVI latent-space projection, CellChat жана CellPhoneDB.
Негизги эксперименттик ыкмалар: DSS колит модели, H&E, goblet клетка боёосу, qRT-PCR жана биринчилик intestinal fibroblast экспозициясы.
Чычкан модели: 8 жумалык эркек C57BL/6; төрт топ; ар бир топто 8 чычкан.
DSS: %3.
DEHP дозасы: 30 mg/kg/күн.
Fibroblast экспозициясы: 50 μM DEHP, 24 саат.
Негизги талапкер гендер: ANXA3, DUSP6, IGFBP2, TNFSF13.
Негизги клеткалык контекст: Сезгенүүчү fibroblast.
Негизги кайра түзүлүү огу: ECM уюштурулушу, MAPK, PPAR жана TGF-β программалары.
Этикалык уруксат: Sun Yat-sen University Animal Ethics Committee; SYSU-IACUC-2022-B1731.
Каржылоо: Fujian Provincial Department of Science and Technology Social Development Guiding (Key) Project No. 2024Y0025 жана Natural Science Foundation of Guangdong Province No. 2024A1515010615.
Изилдөө Колдогон Жыйынтыктар
- DEHP талапкер максаттары Crohn оорусу менен байланышкан транскрипциялык программалар менен кесилишет.
- ANXA3, DUSP6, IGFBP2 жана TNFSF13 туруктуу талапкер белги айкалышын түзгөн.
- Бул программа сезгенүүчү fibroblastтар менен күчтүү бир-клеткалуу шайкештик көрсөткөн.
- Сезгенүүчү fibroblastтарда ECM, MAPK, PPAR жана TGF-β менен байланышкан өзгөрүүлөр алдыга чыккан.
- DEHP DSS менен түзүлгөн эксперименттик ичеги сезгенүүсүн күчөткөн.
- Биринчилик fibroblastтарда DEHP төрт-ген огун жана кайра түзүлүү маркерлерин өзгөрткөн.
Изилдөө Колдобогон Жыйынтыктар
- DEHP адамдарда Crohn оорусун пайда кылары далилденген эмес.
- Төрт ген Crohn оорусу үчүн текшерилген клиникалык диагностикалык панель эмес.
- Docking натыйжалары түз белок байланышынын далили эмес.
- scVI latent shift чыныгы DEHP экспозициясынын түз бир-клеткалуу жазуусу эмес.
- DSS модели адамдагы Crohn оорусунун бардык өнөкөт, сегменттик жана transmural өзгөчөлүктөрүн толук кайталап бербейт.
- Fibroblastтар жалгыз жооптуу клетка тиби экени көрсөтүлгөн эмес.
- DEHP менен fibrosis ортосунда адамдарда түз себептик байланыш түзүлгөн эмес.
Негизги Чектөөлөр
Bulk транскриптом, бир-клеткалуу жана жаныбар маалыматтары ар башка эксперименттик жана биологиялык контексттерден алынган.
DEHP белок максаттары негизинен эсептөөчү божомолдорго таянат.
Бир-клеткалуу изилдөө чыныгы DEHP же MEHP экспозициясынан кийин алынган пациент тканы эмес.
DSS colon тканындагы qRT-PCR маалыматы клетка-түрүнө өзгөчө салымды толук ажырата албайт.
Адам пациенттеринин үлгүлөрүндө өлчөнгөн DEHP/MEHP экспозициясы менен fibroblast абалынын ортосундагы түз байланыш бул изилдөөдө көрсөтүлгөн эмес.
Келечекте чыныгы экспозиция деңгээли белгилүү болгон Crohn пациент үлгүлөрү, spatial transcriptomics, клетка-түрүнө өзгөчө жаныбар моделдери жана түз белок байланыш эксперименттери талап кылынат.
Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген