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基于单细胞转录组探讨新型冠状病毒感染后慢性疲劳综合征与炎症反应、氧化应激、细胞凋亡之间分子机制及其潜在干预中药预测

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中草药 2024年第11期55卷 3774-3788页

作者：黎祖鸣封杰妮陈雪如卢月黄涛亮李际强杨荣源陈剑坤刘云涛广州中医药大学第二临床医学院广东广州510405 广州中医药大学第二附属医院(广东省中医院) 广东广州510120 中医证候全国重点实验室广东广州510120 广东省中医急症研究重点实验室广东广州510120

目的通过分析新型冠状病毒感染后(简称“新冠后”)慢性疲劳综合征(chronic fatigue syndrome,CFS)患者与正常受试者的单细胞转录组数据,探讨新冠后CFS与炎症反应、氧化应激和细胞凋亡之间的分子机制,并预测调控关键基因的潜在中药,为治... 详细信息

目的通过分析新型冠状病毒感染后(简称“新冠后”)慢性疲劳综合征(chronic fatigue syndrome,CFS)患者与正常受试者的单细胞转录组数据,探讨新冠后CFS与炎症反应、氧化应激和细胞凋亡之间的分子机制,并预测调控关键基因的潜在中药,为治疗新冠后CFS提供理论支持。方法使用R语言4.2.1中的“Seurat”包处理新冠后CFS患者与正常受试者的外周血单细胞测序数据,“CellChat”包进行细胞通讯分析,“scMetabolism”包评估细胞代谢特征,综合5种算法(AddModuleScore、AUCell、UCell、singscore和ssGSEA)计算新冠后CFS患者与正常受试者中5种免疫细胞炎症反应、氧化应激和细胞凋亡评分,并比较两者间的差异。使用“scCODE”包鉴定各类免疫细胞在正常受试者与新冠后CFS患者之间的差异表达(differential expression,DE)基因。Upset图分析得到新冠后CFS炎症反应相关基因(inflammatory response related genes,IRGs)、氧化应激相关基因(oxidative stress related genes,OSRGs)和细胞凋亡相关基因(apoptosis related genes,ARGs)。使用“ClusterProfiler”包分别对IRGs、OSRGs、ARGs进行基因本体生物学过程(gene ontology biological process,GOBP)富集分析。基于STRING数据库及Cytoscape软件构建“IRGs-OSRGs-ARGs”分子交互复杂网络,使用cytoHubba插件筛选关键基因。利用COREMINE数据库预测调控关键基因的中药,并通过古今医案云平台统计中药的性味归经、药物功效分类。结果共鉴定出5种免疫细胞,分别为B细胞、CD4^(+)T细胞、CD8^(+)T细胞、NK细胞和单核细胞。相比于正常受试者,新冠后CFS患者的细胞通讯更为丰富且强度更大,两者之间并无明显差异的细胞代谢特征。新冠后CFS患者中各类免疫细胞的炎症反应、氧化应激和细胞凋亡评分普遍高于正常受试者。共得到33个IRGs、17个OSRGs和54个ARGs。“IRGs-OSRGs-ARGs”分子交互网络显示,IRGs、OSRGs和ARGs之间存在密切联系,最后鉴定出8个关键基因。干预中药药性以寒为主,温、平次之;药味以苦、辛、甘为主;归经以肝、脾、肺为主;功效分类以补虚药(甘草、人参等)、清热药(黄芩、鱼腥草等)、活血化瘀药(郁金、丹参等)为主。结论新冠后CFS患者存在异常的炎症反应、氧化应激和细胞凋亡状态,且三者之间密切关联。8个关键基因(TNF、BCL2、CTNNB1、CXCL8、IFNG、HIF1A、MCL1、CYCS)可能是新冠后CFS的潜在治疗靶标。临床治疗新冠后CFS应注重补虚药、清热药及活血化瘀等药物的配伍使用。

关键词：新型冠状病毒感染慢性疲劳综合征单细胞转录组炎症反应氧化应激细胞凋亡甘草人参黄芩鱼腥草郁金丹参

外周血单核细胞预测老年重症流感风险模型的建立及靶向中药预测

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中草药 2024年第10期55卷 3420-3432页

作者：黎祖鸣封杰妮符珊珊陈俊旭甘考卢月陈剑坤刘云涛杨荣源李际强黄涛亮广州中医药大学第二临床医学院广东广州510405 广州中医药大学第一临床医学院广东广州510405 广州中医药大学第二附属医院(广东省中医院) 广东广州510120 广东省中医急症研究重点实验室广东广州510120 中医证候全国重点实验室广东广州510120

目的综合分析老年流感单细胞转录组测序(single cell transcriptome sequencing,scRNA-seq)和转录组测序(transcriptome sequencing,RNA-seq)数据集,构建老年重症流感风险预测模型,并预测调控相关免疫细胞群的中药。通过统计分析中药的... 详细信息

目的综合分析老年流感单细胞转录组测序(single cell transcriptome sequencing,scRNA-seq)和转录组测序(transcriptome sequencing,RNA-seq)数据集,构建老年重症流感风险预测模型,并预测调控相关免疫细胞群的中药。通过统计分析中药的性味归经、药物分类,为中医药治疗老年流感提供理论支持。方法通过scRNA-seq和RNA-seq数据集得到具有较高预测能力的老年流感相关免疫细胞群及其关键基因。基因本体生物学过程(gene ontology biological process,GOBP)、标志性基因集(Hallmark gene set)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)和Reactome生物通路知识库富集分析揭示关键基因参与的生物过程及通路。循环算法用于构建老年重症流感风险预测模型。CTD和COREMINE数据库查找对关键基因有调控作用的化学成分及中药,并通过古今医案云平台统计高频中药的性味归经、药物分类。结果单核细胞及其相关基因对于老年流感具有较高的预测能力。老年流感单核细胞相关基因显著富集在感染、代谢和炎症免疫等生物过程及信号通路。5个基因(BCL6、PLSCR1、FCGR1A、RETN、RPL9)的组合可较为准确预测老年重症流感。根据参考文献筛选出42种化学成分,得到高频中药石斛、灵芝、地骨皮、人参、桑叶等;药性以平、寒、温为主;药味以甘、苦、辛为主;归经以肝、脾、肺经居多;以补虚药、清热药、利水渗湿药、解表药、活血化瘀药、消食药、止咳平喘药为主。结论单核细胞可能在老年流感中发挥重要作用。BCL6、PLSCR1、FCGR1A、RETN、RPL9可能是老年重症流感的潜在诊断及治疗靶标。通过生物信息学分析得出老年流感单核细胞相关基因及对应的高频中药,为治疗老年流感的中药新药开发及临床应用提供了新思路。

关键词：老年重症流感单细胞转录组转录组风险预测模型单核细胞石斛灵芝地骨皮人参桑叶

基于生物信息学和网络药理学探讨补肾健脾方改善2型糖尿病作用机制

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中国中医药图书情报杂志 2024年第4期48卷 95-101页

作者：邓钰骅封杰妮朱娴琼徐颖黄宇轩刘继洪广州中医药大学广东广州511000 广东药科大学广东广州511400 佛山市中医院广东佛山528000

目的基于生物信息学和网络药理学探讨补肾健脾方治疗2型糖尿病(T2DM)的作用机制。方法通过TCMSP、BATMAN-TCM数据库筛选补肾健脾方活性成分及作用靶点,通过GEO数据库获取T2DM相关数据集GSE18732和GSE19420,通过Mfuzz分析筛选与糖尿病... 详细信息

目的基于生物信息学和网络药理学探讨补肾健脾方治疗2型糖尿病(T2DM)的作用机制。方法通过TCMSP、BATMAN-TCM数据库筛选补肾健脾方活性成分及作用靶点,通过GEO数据库获取T2DM相关数据集GSE18732和GSE19420,通过Mfuzz分析筛选与糖尿病同步变化的基因,作为T2DM疾病靶点。获取补肾健脾方与T2DM疾病靶点交集靶点,作为补肾健脾方治疗T2DM的作用靶点,通过STRING数据库构建靶点蛋白相互作用网络,筛选网络中的关键靶点,通过GO功能和KEGG通路富集分析其生物功能,对关键靶点进行单因素Logistic回归,筛选Hub基因,基于Hub基因构建T2DM预测模型。结果获取补肾健脾方药物靶点1 837个,T2DM疾病靶点983个,药物-疾病交集靶点115个,主要富集于内分泌抵抗、胰岛素抵抗、胰岛素信号通路、非酒精性脂肪性肝病、细胞凋亡、细胞衰老、AMPK信号通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路和HIF-1信号通路。Hub基因有NFKB1和SREBF1,预测模型曲线下面积=0.829,具有良好的预测性能。结论本研究综合生物信息学和网络药理学研究发现,补肾健脾方可能通过调控AMPK通路和AGE-RAGE等通路,发挥延缓T2DM进展作用,但仍需进一步实验验证。

关键词： 2型糖尿病补肾健脾方网络药理学生物信息学

基于生物信息学探讨胃癌相关基底膜基因及中药预测

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中草药 2023年第15期54卷 4948-4957页

作者：符珊珊封杰妮黎祖鸣陈俊旭刘添文广州中医药大学第二临床医学院广东广州510405 广州中医药大学第一临床医学院广东广州510405 广东省中医院广东广州510120

目的探究胃癌患者的基底膜差异基因之间以及与预后的相关性,并预测调控差异基因表达的中药,通过统计分析中药的性味归经、药物分类为中医药治疗胃癌提供理论支持,有利于后续中医药开发及中西医联合治疗策略的制定。方法下载TCGA数据库... 详细信息

目的探究胃癌患者的基底膜差异基因之间以及与预后的相关性,并预测调控差异基因表达的中药,通过统计分析中药的性味归经、药物分类为中医药治疗胃癌提供理论支持,有利于后续中医药开发及中西医联合治疗策略的制定。方法下载TCGA数据库中胃癌患者的转录组数据,通过检索文献获取基底膜相关基因并筛选、分析其在胃癌的表达量及共表达情况,并对差异基因进行基因本体(gene ontology,GO)功能富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析和疾病本体(disease ontology,DO)富集分析。通过GEPIA数据库对差异倍数大的基底膜差异基因进行预后分析,再通过CTD数据库查找对基因有调控作用的化学成分。应用COREMINE数据库查找相关中药,并通过古今医案云平台统计高频中药的性味归经、药物分类。结果共筛选出15个与预后相关的基底膜基因,根据参考文献筛选出45种化学成分,得到高频中药为茶树根、姜皮、干姜、丹参、人参等;药性以平、温为主;药味以甘、苦为主;归经以脾、肺、肝经居多;以补虚药、收涩药、清热药、活血化瘀药、理气药、化痰止咳平喘药为主。结论通过生物信息学分析得出胃癌相关基底膜基因及对应的高频中药,为治疗胃癌的中药新药开发及中医药理论的微观挖掘提供思路。

关键词：基底膜胃癌生物信息学中药预测茶树根姜皮干姜丹参人参

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广西医学 2023年第22期45卷 2725-2734,2773页

作者：黎祖鸣陈雪如吴思仪封杰妮危建安韩凌卢月广州中医药大学第二临床医学院广东省广州市510405 广州中医药大学第二附属医院(广东省中医院) 广东省广州市510120 粤港澳中医药与免疫疾病研究联合实验室广东省广州市510120 广东省中医证候临床研究重点实验室广东省广州市510120

目的基于生物信息学挖掘银屑病的自噬和免疫相关特征基因,并利用机器学习及循环算法构建银屑病的预测模型。方法 (1)从GEO数据库下载与银屑病相关的基因表达数据集(GSE117239、GSE30999和GSE41662)。从ImmPort数据库获取免疫相关基因(I... 详细信息

目的基于生物信息学挖掘银屑病的自噬和免疫相关特征基因,并利用机器学习及循环算法构建银屑病的预测模型。方法 (1)从GEO数据库下载与银屑病相关的基因表达数据集(GSE117239、GSE30999和GSE41662)。从ImmPort数据库获取免疫相关基因(IRGs),从HADb数据库、HAMdb数据库和GSEA数据库获取自噬相关基因(ATGs)。(2)针对GSE117239数据集,通过差异表达分析获取差异表达基因(DEGs),通过免疫细胞浸润特征分析获取差异免疫细胞,通过加权基因共表达网络分析获取差异免疫细胞相关基因模块和银屑病相关基因模块,通过最小绝对值收敛和选择算子算法获取自噬和免疫相关特征基因。针对自噬和免疫相关特征基因进行基因本体论(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。(3)基于自噬和免疫相关特征基因,采用循环算法构建银屑病预测模型。绘制受试者工作特征曲线评估该模型的预测效能,并利用GSE30999和GSE41662数据集进行验证。结果 (1)共筛选出1 071个DEGs和9种差异免疫细胞。(2)将银屑病相关基因模块包含的基因、差异免疫细胞相关基因模块包含的基因分别与IRGs和DEGs、ATGs和DEGs取交集,得到95个Hub IRGs和29个Hub ATGs。分别在Hub IRGs和Hub ATGs中获得42个免疫相关特征基因和14个自噬相关特征基因。GO功能富集分析结果显示,免疫和自噬相关特征基因分别涉及814个、706个GO条目;KEGG通路富集分析结果显示,免疫相关特征基因主要富集在趋化因子信号通路、Janus激酶-信号转导和转录激活因子信号通路和Th17分化等信号通路,自噬相关特征基因主要富集在白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化、NOD样受体信号通路等信号通路。(3)循环算法结果显示,基于包含14个基因(S100A8、CCL2、EGF、WNT5A、RORC、TNFRSF4、PAK3、TRBC1、PRKCQ、MTCL1、SVIP、LAMP3、SPTLC2、PDK4)的基因组合构建的银屑病预测模型具有较高预测性能。结论 42个免疫相关特征基因和14个自噬相关特征基因与银屑病密切相关,其中包含S100A8、CCL2、EGF、WNT5A、RORC、TNFRSF4、PAK3、TRBC1、PRKCQ、MTCL1、SVIP、LAMP3、SPTLC2、PDK4的基因组合对银屑病具有较高的预测性能,这14个基因有望成为诊断银屑病的潜在生物标志物。

关键词：银屑病自噬相关基因免疫相关基因生物信息学机器学习循环算法生物标志物预测模型

综合生物信息学、网络药理学、分子对接及实验验证探讨补肾健脾方改善2型糖尿病的作用机制

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广州中医药大学学报 2023年第10期40卷 2597-2605页

作者：蔡少鹏郑丽莎蔡惠连封杰妮朱娴琼高晓露范巧明杨庆依季兵广州中医药大学广东广州510006 广东祈福医院广东广州511400

【目的】综合生物信息学、网络药理学和分子对接探讨补肾健脾方(由淫羊藿、鹿角胶、黄芪、山药等组成)改善2型糖尿病(T2DM)的作用机制,并通过动物实验验证。【方法】通过Mfuzz分析正常样本由糖耐量异常转变为T2DM的模块基因,并通过差异... 详细信息

【目的】综合生物信息学、网络药理学和分子对接探讨补肾健脾方(由淫羊藿、鹿角胶、黄芪、山药等组成)改善2型糖尿病(T2DM)的作用机制,并通过动物实验验证。【方法】通过Mfuzz分析正常样本由糖耐量异常转变为T2DM的模块基因,并通过差异分析进一步筛选T2DM的疾病靶点;通过TCMSP、BATMAN数据库筛选补肾健脾方的活性成分及其作用靶点,随后获取补肾健脾方治疗T2DM的靶点并分析生物功能。比较补肾健脾方治疗组db/db小鼠胰岛功能、氧化应激指标、胰腺细胞凋亡与对照组的差异。【结果】共筛选出77个补肾健脾方的作用靶点,通过富集分析,77个靶点与氧化应激过程关系密切,并进一步筛选出2个核心靶点FOS、NOTCH1,通过分子对接证明了补肾健脾方主要活性成分与核心靶点结合稳定。最后,通过动物实验证明,与对照组比较,治疗组db/db小鼠稳态模型评估的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)升高,氧化应激指标丙二醛(MDA)降低、超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,胰腺组织FOS、NOTCH1表达量降低,胰腺组织凋亡蛋白Bax和Caspase-3表达量降低、凋亡抑制蛋白Bcl-2表达量升高(P<0.05或P<0.01)。【结论】补肾健脾方可通过减轻氧化应激,降低胰岛细胞凋亡,从而改善胰岛素抵抗以延缓T2DM的进展。

关键词：补肾健脾方 2型糖尿病氧化应激细胞凋亡胰岛素抵抗网络药理学实验验证小鼠