GTEx联合TCGA纯生信分析文章思路

大家好!今天跟大家分享的文献是2020年4月发表在Infectious Diseases of Poverty(IF=4+)杂志上的一篇文献。文章基于GTEx数据库和TCGA数据库中的表达谱测序结果,利用t检验及Pearson相关性检验分析了SARS-CoV-2细胞受体基因ACE2在不同组织、性别、种族和年龄的表达情况,并分析了其与免疫特征的关系,这项研究为ACE2在SARS-CoV-2传播中的作用提供了新观点。

题目:Expression of the SARS-CoV-2 Cell Receptor Gene ACE2 in a Wide Variety of Human Tissues

SARS-CoV-2细胞受体基因ACE2在多种人类组织中的表达

摘要

SARS-CoV-2通过紧张素转换酶2(ACE2)作为细胞受体来侵袭人类细胞。本文基于GTEx及 TCGA公共数据库,使用双侧t检验比较了男性和女性之间、以及49岁以下年轻人和49岁以上老年人之间ACE2的表达水平,还使用Pearson相关检验研究了ACE2表达与各种组织中免疫特征之间的相关性。结果表明,ACE2表达水平在小肠、睾丸、肾脏、心脏、甲状腺和脂肪组织中较高;而在血液、脾脏、骨髓、脑、血管和肌肉中较低;在肺、结肠、肝、膀胱和肾上腺中有中等表达水平。在所有组织中,男女之间、年轻人和老年人之间ACE2的表达均无差异。不同组织中,ACE2表达与男性和女性之间的免疫特征相关有共性、也有区别;而在肺中,ACE2表达水平在老年人和年轻人的免疫特征呈正相关和负相关。本文数据表明,SARS-CoV-2对于不同性别,年龄和种族的人感染概率无显著差别。不同的免疫特征相关性也解释了为什么感染这种病毒的男性或女性,年轻人或老年人具有不同的疾病严重性,这项研究为ACE2在SARS-CoV-2传染过程中的作用提供了新的观点。

流程图

 

1. 数据的获取和整理:

收集GTEx (https://xenabrowser.net/datapages/)数据集中的31个人类正常组织表达谱数据;收集 TCGA(https://portal.gdc.cancer.gov/)数据集中的12个人类正常组织表达谱数据。将组织中免疫特征的富集水平定义为组织中免疫标志基因的平均表达水平。

 

2. ACE2在不同组织中的表达分析

在31个GTEx人体组织中,小肠、睾丸、肾脏、心脏、甲状腺和脂肪组织的ACE2表达水平最高;而血液、脾脏、骨髓、大脑、血管和肌肉的ACE2表达水平最低;在肺、结肠、肝脏、膀胱和肾上腺中,ACE2有中等表达水平(图1a)。这些结果表明,除了肺以外,ACE2还可以在多种人体组织中表达。

此外,人类蛋白质图谱(HPA)数据库(http://www.proteinatlas.org/)显示,ACE2蛋白在十二指肠、小肠、胆囊、肾脏、睾丸、精囊、结肠、直肠和肾上腺中有相对高表达。HPA数据库还显示,胃肠道(十二指肠,小肠,结肠和直肠),肾脏,胆囊和雄性组织(睾丸和精囊)均具有高水平的ACE2基因和蛋白质表达水平。

综合来看,这些数据表明:SARS-CoV-2可能会感染除肺以外的其他人体组织,并且男性可能比女性更容易感染SARS-CoV-2(男性生殖系统中高表达ACE2)。

 

3.ACE2在不同性别、年龄和种族间的表达分析

使用GTEx数据集进一步比较了22种人体组织中男性和女性之间ACE2的表达水平,使用调整后的P值<0.05和倍数变化> 1.5作为阈值,发现在任何组织中男性和女性之间没有显著差异(图1b)。文章比较了年轻人群(≤49岁)和老年人群(≥49岁)之间的ACE2表达水平,并且在任何组织中均未观察到统计学上的显著差异(图1b)。

在TCGA数据集的结果与GTEx一致,ACE2在男女之间或在任何组织中的年轻和老年组之间均未有显著差异表达(图1c)。在TCGA数据集中比较了五个组织(胃,甲状腺,乳腺,肝和胰腺)中亚洲人和非亚洲人的ACE2表达水平,这些组织中均未发现ACE2表达有显著差异(图1c)。

 

 

4. ACE2表达与免疫特征之间的相关性

这一部分主要分析了不同性别、年龄各种人体组织中ACE2表达水平与免疫特征富集水平(CD8 + T细胞,干扰素应答,B细胞和NK细胞)之间的相关性。

CD8 + T细胞:在皮肤、消化系统(食道、胃、结肠和胰腺)、脑和血管中,观察到男性和女性中ACE2表达水平与CD8 + T细胞富集水平之间存在显著的正相关(Pearson相关检验,校正后的P <0.05,0.27≤r≤0.78)(图2a)。在甲状腺、肺、肾上腺、肝脏和肾脏中,ACE2表达水平与男性中的CD8 + T细胞富集水平呈显著正相关(0.20 <r <0.68)。在甲状腺和肺中,女性的ACE2表达水平与CD8 + T细胞富集水平呈负相关(r = -0.36)。在心脏中,ACE2表达水平与男性(r = -0.23)和女性(r = 0.32)的CD8 + T细胞富集水平分别呈负相关和正相关。

干扰素应答:在男性和女性中,干扰素应答与皮肤、消化系统(食道、胃、肝、胰腺和胰腺)、脑和血管中的ACE2表达水平显著正相关(0.14≤r≤0.75)(图2a);在甲状腺,肺,肾,肾上腺,结肠和膀胱中,ACE2表达水平与仅在男性中的干扰素应答显著正相关(0.32≤r≤0.82)。在甲状腺,肺和结肠中,ACE2的表达水平与女性的干扰素应答呈负相关(-0.26 <r <-0.20)。在心脏中,ACE2表达水平与男性和女性中的干扰素应答分别呈负相关(r = -0.18)和正相关(r = 0.54)。
对于B细胞和NK细胞也观察到类似的结果(图2a)。总而言之,这些结果证明了ACE2表达与男性和女性之间的免疫特征相关性的共性和区别。

文章进一步分析了年轻人和老年人群中ACE2表达与免疫特征之间的相关性。在大多数人体组织中,年轻人和老年人的ACE2表达水平与免疫特征富集水平之间的相关性具有一致趋势。但是在肺中,老年人呈现正相关,年轻人呈现负相关(图 2b)。这个结果表明,年轻人和老年人对冠状病毒感染的免疫反应存在潜在差异。

 

 

结语

本文以公共数据库数据为基础,分析了SARS-CoV-2的受体蛋白ACE2在人体不同组织的表达情况,结果表明ACE2在的各种人体组织中都有表达,这说明SARS-CoV-2除了会感染肺部,同时可能会感染肺部以外的其他组织。ACE2表达水平在男性和女性之间,年轻人与老年人之间以及在各种人体组织中的亚洲人和非亚洲人之间没有显著差异,这表明不同性别,年龄和种族人的SARS-CoV-2感染概率相同。男性和女性之间以及年轻人与肺中ACE2表达与免疫特征之间的相关性不同,这表明对SARS-CoV-2感染的不同宿主免疫反应可能部分解释了为什么男性和女性以及年轻人和老年人被感染,带有这种病毒的疾病严重程度明显不同。这项研究为ACE2在SARS-CoV-2大流行中的作用提供了新的观点,并为了解症状,性别,年龄和种族与SARS-CoV-2感染之间的关联提供了数据支持。

本文的分析内容不多,主要是基于公共数据库,针对SARS-CoV-2的受体蛋白表达进行了分析,也没有用到很复杂的统计分析方法,建议进一步联系到具体的新型冠状肺炎病例的实际情况进行分析。本研究分别对于不同性别、年龄和种族进行了联合了免疫特征的ACE2表达分析,对于疫情的针对性防控具有一定的实际意义。因此在数据量不大,分析方法不复杂的情况下,这篇文章最终发表在了影响因子4左右的期刊上。
文献解读

微波炮附子炮制工艺影响因素研究

2020-6-26 20:52:25

文献解读

文献解读:利用生物信息学分析分析角膜瘢痕形成的关键基因和通路

2020-6-27 0:18:28

0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索