文献解读:缺血性心肌病ceRNA

今天跟大家文献解读的是一月份发表在bioscience reports.(IF: 2.535) 杂志的一篇文章，这是一篇关于ceRNA三元组与缺血性心肌病的研究。

 

A susceptibility biomarker identification strategy based on significantly differentially expressed ceRNA triplets for ischemic cardiomyopathy

缺血性心肌病中基于显著差异表达ceRNA三元组生物标志物的鉴定

缺血性心肌病（ICM）是导致死亡的常见心脏病。在现有数据库中无法找到有效的ICM生物标记物。首先，根据ICM和正常样本的RNA-Seq和miRNA-Seq数据鉴定潜在的生物标志物。利用差异表达的mRNA，miRNA和lncRNA以及随机检验的方法构建ceRNA三元组。确定了8个ICM易感基因并证实对易感基因于ICM和正常的分类准确性。这些生物标志物将有助于ICM的诊断和治疗。文章的流程图如图1所示。

图1.流程图

结果

1. 显著差异表达的ceRNA三元组

根据mRNA-miRNA、mRNA-lncRNA和miRNA-lncRNA表达值，计算相关性，得到显著相关的关系对，基于显著的调控对，构建正常和疾病中显著差异的三元组， 如表1所示。

 表1.ceRNA三元组中显著差异表达的基因数目

 

2. 候选ICM易感基因

为筛选ICM易感基因，留下包含至少一个差异miRNA或者lncRNA 的ceRNA三元组，利用富集分析的方法对68个差异基因进行功能富集。发现富集到37个显著的GO term中，其中20个GO term是和6个ICM相关的功能类相关（图2）。 

 图2.ceRNA三元组中差异基因的富集分析

 

在ICM相关功能类中，其中37个基因认为是候选的ICM易感基因，以基因表达作为特征，利用支持向量机（SVM）模型对ICM和正常样本进行预测模型构建，并利用留一法交叉证实评估预测性能，发现利用不同的核函数均具有较高的准确性，最后发现利用linear和sigmoid核函数具有最高的预测准确性（图3）。

 图3.37个候选易感基因的分类ROC曲线

 

利用linear核函数进一步对ICM易感基因类作为特征进行分类器的构建，发现ICM易感基因功能类中基因分类性能更高（表2）。对ICM易感基因单独作为特征，8个基因的分类AUC均大于0.75（表3）。且对于ceRNA三元组的lncRNA筛选显著的，发现8个lncRNA的分类AUC大于0.75（表3）。

 表2.ICM相关功能类中基因分类性能

 

 表3.ICM易感基因的分类准确性

 

进一步为了评估筛选的ICM易感基因的准确性，与随机筛选的基因的分类性能进行比较，发现识别的ICM相关的mRNA和lncRNA均相对随机筛选的具有高的AUC（图4）。并进一步通过文献查证，发现一些识别的基因与lncRNA是与心脏相关的生物学过程和功能是相关的。

 图4.ICM易感基因分类准确性比较

 

这些易感基因最后形成了10个差异表达的ceRNA三元组，其中七个是在ICM样本中识别的，3个样本是正常样本识别的，进一步利用三元组中的基因作为特征进行性能评估，发现基于ICM识别的七个中的五个ceRNA三元组具有好的分类性能（图5），而正常的三个ceRNA三元组中两个的分类性能较好（图6）。七个ceRNA三元组中包含三个基因（FLT4, PSMB1, PKD1），也被证实与心血管功能有关。

 图5.ICM中五个差异表达ceRNA的分类性能

 图6.正常样本中2个差异表达ceRNA的分类性能

 

综上，该工作基于ceRNA三元组的信息，识别8个ICM易感mRNA和8个ICM易感lncRNAs。基于显著差异表达ceRNA三元组的策略也将有助于其他复杂疾病的生物标记物的挖掘。今天的分享到此就结束了，祝开启美好的一天！