Whole blood RNA sequencing identifies transcriptional differences between primary sclerosing cholangitis and ulcerative colitis

doi:10.1016/j.jhepr.2023.100988

.2023年12月19日；6(2):100988.

doi:10.1016/j.jhepr.2023.100988。 eCollection 2024年2月。

全血RNA测序确定原发性硬化性胆管炎和溃疡性结肠炎之间的转录差异

附属公司

¹德国基尔大学克里斯蒂安·阿尔布雷希茨临床分子生物学研究所。
²德国罗斯托克大学系统生物学和生物信息学系。
^三印度科学教育与研究学院，印度Thiruvananthapuram。
⁴德国慕尼黑工业大学莱布尼茨食品系统生物学研究所。
⁵南非斯泰伦博世大学沃伦伯格研究中心斯泰伦博世高级研究所（STIAS）。
⁶挪威PSC研究中心，移植医学部，手术、炎症疾病和移植科，奥斯陆大学医院Rikshospitalet和挪威奥斯陆大学。
⁷挪威卑尔根哈拉尔德普拉斯女执事医院医学部。
⁸挪威卑尔根卑尔根大学临床科学系。
⁹德国基尔克里斯蒂安·阿尔布雷茨大学流行病学研究所。
¹⁰奥斯陆大学里克什皮塔莱医院和挪威奥斯陆大学外科、炎症疾病和移植科内科研究所。

PMID： 38304234
预防性维修识别码：项目编号：10832281
内政部： 2016年10月10日/j.jhepr.2023.100988

全血RNA测序确定原发性硬化性胆管炎和溃疡性结肠炎之间的转录差异

艾克·马蒂亚斯·沃克等。 JHEP代表. 2023.

.2023年12月19日；6（2）：100988。

doi:10.1016/j.jhepr.2023.100988。 eCollection 2024年2月。

附属公司

¹德国基尔大学克里斯蒂安·阿尔布雷希茨临床分子生物学研究所。
²德国罗斯托克罗斯托克大学系统生物学和生物信息学系。
^三印度科学教育与研究学院，印度Thiruvananthapuram。
⁴德国慕尼黑工业大学莱布尼茨食品系统生物学研究所。
⁵南非斯泰伦博世大学沃伦伯格研究中心斯泰伦博世高级研究所（STIAS）。
⁶挪威PSC研究中心，移植医学部，手术、炎症疾病和移植科，奥斯陆大学医院Rikshospitalet和挪威奥斯陆大学。
⁷挪威卑尔根哈拉尔德普拉斯女执事医院医学部。
⁸挪威卑尔根卑尔根大学临床科学系。
⁹德国基尔大学克里斯蒂安·阿尔布雷希茨流行病学研究所。
¹⁰奥斯陆大学里克什皮塔莱医院和挪威奥斯陆大学外科、炎症疾病和移植科内科研究所。

PMID： 38304234
预防性维修识别码：下午10832281
内政部： 2016年10月10日/j.jhepr.2023.100988

摘要

背景和目标：原发性硬化性胆管炎（PSC）和溃疡性结肠炎（UC）患者的遗传和微生物研究表明，PSC中的UC与原发性UC是一个独立的疾病实体，但缺乏PSC的表达研究。

方法：我们对来自德国和挪威的495名UC患者、220名PSC患者（包括177名UC）和320名健康对照者进行了全血RNA测序实验。进行差异表达分析、基因本体和共表达分析以及随机森林机器学习，以识别区分诊断的基因、本体和转录特征。

结果：UC和PSC的血液转录组由中性粒细胞激活基因控制(例如S100A12). 在UC中，核糖体、线粒体和能量代谢基因与抗体转录表达一起上调，但在PSC（无论是单独PSC还是额外诊断为UC的患者[PSC/UC]）中没有上调(MZB1型,IGJ公司). 在PSC中，与凋亡和干扰素I相关本体基因表达相关的模块增加。随机森林分析只能很难区分PSC和PSC/UC（AUROC 0.56），但可以高精度区分PSC、UC和对照（AUROC-UC与。控制0.95，PSC与。控件0.88，UC与。PSC 0.986）。与区分PSC、UC和对照相关的主要共表达模块富含中性粒细胞脱颗粒和抗体产生基因。

结论：在机器学习结果的支持下，PSC和UC在分子水平上似乎是独立的实体，而PSC/UC和PSC则无法区分。

影响和影响：临床和遗传学研究表明，原发性硬化性胆管炎（PSC）的结肠炎样症状与原发性溃疡性结肠炎（UC）不同。本研究利用全血转录组数据支持这一假设，并描述了原发性UC和PSC之间基因表达的显著差异，为这两种疾病的病理生理学研究提供了新的见解。这些发现对试图破译这两种疾病的分子病理生理学并提供证据表明应考虑重新定义PSC-UC表型的科学家很感兴趣。该研究通过提供大量转录组全血参考队列，实际上支持了未来的分子研究。

关键词：基因表达谱；原发性硬化性胆管炎；RNA-Seq；转录组；溃疡性结肠炎；全血；机器学习。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有竞争性的经济利益。有关详细信息，请参阅随附的ICMJE披露表。

数字

图1
差异表达分析和基因本体集丰富分析的结果。左图显示（A）UC患者之间的差异表达基因与。健康对照（UC与。CON），（B）单纯PSC或PSC/UC患者与。健康对照组（单独PSC+PSC/UC与。CON），（C）UC患者与。PSC患者（UC与。单独PSC+PSC/UC）和（D）PSC/UCs患者与。单纯PSC患者（PSC/UC与。PSC）。转录物的广泛失调与先天免疫有关，并且与健康对照组相比，这是UC和PSC的特征，导致基因本体术语水平的显著丰富。在转录水平上观察到的UC和PSC之间的差异在基因本体术语水平上没有显著丰富。无UC或并发UC的PSC患者之间没有明显的转录异常。火山图：X轴显示-对数₁₀错误发现率调整Wald测试对值。Y轴显示日志₂-折叠变化。基因被认为与对-调整后<0.01，绝对log2倍变化>1。生物功能基因本体术语丰富（费希尔检验，本杰明·霍伯格修正，对-调整后的<0.05）基于显著差异表达的基因（左侧火山区的红色基因）。CON，健康对照；原发性硬化性胆管炎；溃疡性结肠炎。

图2
加权基因相关网络分析和模块差异激活分析确定18个共表达模块分为五个模块组。无UC的PSC患者（仅PSC）和UC合并患者（PSC/UC）的NES在共表达模块的表达方面非常相似。UC的NES与单纯PSC、PSC/UC和健康对照组有很大不同。两个NES值被认为不同，差异大于2。表1和讨论中提供了这18个模块的附加说明和解释。NES，归一化富集分数；原发性硬化性胆管炎；溃疡性结肠炎。

图3
随机森林机器学习以高精度区分PSC、UC和控制，但仅将PSC与PSC/UC区分得很差。验证和测试队列的样本量见表2。（A）随机森林无法区分UC和PSC队列的健康对照。这是一个阴性对照，表明数据的对数尺度z变换（参见方法）是成功的。（B） UC可与高准确度的对照组区分开来，AUROC 0.95（95%CI 0.93-0.98）。我们的模型在三个已发表的UC患者和对照组的转录组学数据集中进行了测试（AUROC（95%CI）：0.86（0.76-0.97，GSE94648²¹)，0.85（0.71-0.99，GSE112057¹²)，0.81（0.73-0.91，PRJEB28822¹⁹). （C）单独PSC+PSC/UC可与高精度控制区分开来（AUROC 0.88（95%CI 0.84-0.92）。由于样本量较小，仅使用PSC患者的模型表现稍差（AUROC 0.81（95%可信区间0.72-0.90）。（D） PSC患者可与原发性UC患者进行高准确度的区分，AUROC（95%CI）0.986（0.978-0.994），但仅PSC与AUROC 0.56（0.44-0.68）的PSC/UC的区分较差。DeLong法95%置信区间。原发性硬化性胆管炎；溃疡性结肠炎。

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