劉祥冉,李治建, ,阿卜杜熱伊木·阿力木江,魏文婧,霍仕霞
1.新疆醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830011
2.新疆維吾爾自治區(qū)維吾爾醫(yī)醫(yī)院,新疆 烏魯木齊 830049
3.新疆中藥醫(yī)院制劑循證與轉(zhuǎn)化重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830049
白癜風(fēng)是一種自身免疫性皮膚色素脫失性疾病,主要臨床表現(xiàn)為皮膚出現(xiàn)局限性白色斑塊。據(jù)統(tǒng)計,白癜風(fēng)患病率占全球人口的0.5%~2%[1]。大多數(shù)研究認為白癜風(fēng)發(fā)病主要與自身免疫[2]、氧化應(yīng)激[3]、局部炎癥及角質(zhì)形成細胞功能異常[4]有關(guān)。盡管目前的研究結(jié)果對白癜風(fēng)的發(fā)病機制提供了部分見解,但確切機制仍需進一步證實。
鐵死亡的主要機制是鐵和脂質(zhì)活性氧(L-ROS)的積累以及一組特定基因的參與導(dǎo)致的鐵相關(guān)性程序性細胞死亡[5]。谷胱甘肽過氧化物酶4(GPX4)是鐵死亡的關(guān)鍵因子[6]。GPX4 活性下降,氧化脂質(zhì)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)。這種氧自由基可增強細胞的氧化損傷,誘導(dǎo)細胞死亡[7]。氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)是白癜風(fēng)發(fā)病的觸發(fā)因素,而ROS 過度積聚是激活氧化應(yīng)激的主要原因[8]。氧化應(yīng)激中細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可觸發(fā)一種稱為未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)的細胞反應(yīng),UPR 可引起ROS 誘導(dǎo)的CXC 趨化因子配體16(CXCL16)活性增加,CXCL16 是白癜風(fēng)中細胞毒性T 細胞遷移所必需的趨化因子[9]。此外,ROS 可直接誘導(dǎo)角質(zhì)形成細胞分泌三磷酸腺苷也可引發(fā)半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)介導(dǎo)的黑素細胞死亡,也可誘導(dǎo)黑素細胞附近的角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生CXCL9/10,從而招募CD8+T 細胞在局部組織浸潤產(chǎn)生細胞殺傷作用[10]。故鐵死亡、ROS 生成和氧化應(yīng)激可能與白癜風(fēng)患者體內(nèi)免疫系統(tǒng)功能有密切聯(lián)系。在皮膚組織中,多種原因(包括鐵死亡)導(dǎo)致ROS 的過量產(chǎn)生所引起的氧化應(yīng)激,能夠激活γ 干擾素(IFN-γ)-CXCL9/CXCL10-CXCR3 軸、CXCL16-CXCR6 軸和高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)-核因子-κB(NF-κB)p65/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)-CXCL8 軸導(dǎo)致下游的免疫細胞功能紊亂,使皮膚中免疫穩(wěn)態(tài)失衡,導(dǎo)致白癜風(fēng)的發(fā)病[9,11-13]。所以推測通過鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)的根本機制是使白癜風(fēng)患者免疫系統(tǒng)趨向穩(wěn)態(tài),調(diào)節(jié)功能異常的免疫細胞發(fā)揮正常的免疫功能。
雷公藤是衛(wèi)矛科雷公藤屬植物,具有抗炎、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等作用[14]。雷公藤作為皮膚科常用藥,臨床可用于治療慢性蕁麻疹、皮肌炎和銀屑病等[15]。雷公藤甲素是雷公藤中主要活性成分之一,可抑制多種炎性介質(zhì)和淋巴細胞增殖,具有很好的抗炎和抑制免疫活性作用[16]。相關(guān)研究報道雷公藤甲素對角質(zhì)形成細胞有明顯的抑制作用,并且研究進一步證實雷公藤甲素能有效抑制角質(zhì)形成細胞中IFN-γ 響應(yīng)性Janus 激酶(JAK)/信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STAT)信號通路的表達[17]。白癜風(fēng)相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)IFN-γ 刺激角質(zhì)形成細胞,細胞內(nèi)JAK/STAT 信號激活使細胞分泌大量的CXCL9/10,從而招募黑素細胞特異性CD8+T 細胞聚集產(chǎn)生殺傷黑素細胞的作用,在此過程中角質(zhì)形成細胞具有極其關(guān)鍵的作用,所以抑制角質(zhì)形成細胞可能是雷公藤甲素治療白癜風(fēng)的潛在機制[18]。本研究利用生物信息學(xué)[19]方法尋找與白癜風(fēng)發(fā)生發(fā)展相關(guān)的高質(zhì)量鐵死亡基因及相關(guān)的免疫信號機制,并通過高通量篩選獲得雷公藤甲素作為潛在治療藥物,旨在為白癜風(fēng)的發(fā)病機制研究及治療策略提供參考依據(jù)。
使用R 語言GEOquery 包[20]從高通量基因表達(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)數(shù)據(jù)庫中獲取原始數(shù)據(jù)集GSE53146(GPL14951)作為分析的實驗集(包括5 位白癜風(fēng)患者、5 位健康志愿者);GSE75819(GPL6884)數(shù)據(jù)集作為關(guān)鍵基因外部驗證集(包括15 位白癜風(fēng)患者、15 位健康志愿者);GSE203262(GPL20301)數(shù)據(jù)集作為單細胞評估分析集(包括6 位白癜風(fēng)患者、6 位健康志愿者)。此外,本工作中獲取的鐵死亡基因(FRGs)是基于FerrDB 數(shù)據(jù)庫中Driver、Suppressor、Marker 模塊獲得鐵死亡相關(guān)基因。
獲取數(shù)據(jù)集中原始表達矩陣后,通過Normalize Between Arrays 校正除去批次效應(yīng),并通過R 軟件limma 包[21]分析白癜風(fēng)患者皮膚及健康對照皮膚之間的差異表達基因(DEGs),將|log2FC|>1,P<0.05作為具有顯著性差異的標(biāo)準(zhǔn)。
在R 語言中使用ggvenn 包獲得DEGs 與FRGs交集基因作為白癜風(fēng)鐵死亡差異表達基因(FRDEGs)。利用glmnet 包[22],采用最小絕對收縮選擇算子(LASSO)來減少數(shù)據(jù)維度。同時獲取LASSO算法預(yù)測的基因[23]。利用kernlab 包[24]構(gòu)建支持向量機遞歸特征消除(SVM-RFE)模型,并使用平均誤判率與10 倍交叉驗證進行比較[25],篩選模型預(yù)測基因。2 種算法所得基因取交集即白癜風(fēng)鐵死亡關(guān)鍵基因(也是通過鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)的關(guān)鍵靶點)。使用pROC 包繪制受試者工作特征(ROC)曲線,并確定曲線下面積(AUC)值,以評估本研究選擇的標(biāo)記基因是否具有診斷價值。另外,本研究還利用circlize 包[26]用來分析關(guān)鍵基因之間的相互作用關(guān)系。
此部分基于GSE203262 數(shù)據(jù)集進行。該數(shù)據(jù)集涵蓋6 個白癜風(fēng)和6 個正常樣本。在本研究中使用Seurat R 包[27]進行質(zhì)量控制。細胞剔除的標(biāo)準(zhǔn)為(1)RNA 計數(shù)<50,(2)線粒體基因表達率<5%,利用Seurat 中的Normalize Data 函數(shù)對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化。在后期分析中,選擇了15 個最顯著的主成分和2 000 個最顯著的可變基因。使用Seurat 的Find Clusters 函數(shù)(分辨率=0.5)檢測細胞簇,并采用2Dt 分布隨機嵌入(tSNE)顯示[28]。本研究采用Single R 包,將不同簇中的細胞與帶注釋的參考數(shù)據(jù)集進行比較[29]。根據(jù)識別的細胞標(biāo)記和比較結(jié)果完成細胞類型的聚類標(biāo)注。利用HPA 數(shù)據(jù)庫進一步驗證關(guān)鍵基因在正常皮膚組織細胞群中的表達,表達水平顯示為4 種類型:未檢測到、低、中、高。染色細胞的比例(<25%、25%~75%、>75%)和染色強度(陰性、弱、中等、強)構(gòu)成了評分系統(tǒng)。
白癜風(fēng)病灶內(nèi)免疫微環(huán)境對疾病發(fā)生發(fā)展具有十分重要的作用。ssGSEA 方法是使用23 個免疫細胞基因集構(gòu)建的。本研究中通過R 軟件GSVA 包中ssGSEA 方法評估關(guān)鍵基因免疫細胞浸潤特征[30]。
在cMAP 數(shù)據(jù)庫中(https://clue.io/query)篩選通過鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)的潛在小分子化合物。將關(guān)鍵靶點分別上傳至cMAP 數(shù)據(jù)庫,通過數(shù)據(jù)庫高通量分析,篩選出對其具有潛在作用的小分子化合物。按照高通量篩選得分由底到高排列,刪去無歸類的小分子,選取前30 個化合物作為后續(xù)研究的主要對象。
利用分子對接初步驗證化合物與潛在靶點結(jié)合,結(jié)合能<0 kcal/mol 說明配體分子與受體蛋白可以自發(fā)結(jié)合。在本研究中,通過PDB 數(shù)據(jù)庫(https://www.rcsb.org/)[31]下載靶點蛋白的3D 結(jié)構(gòu),在AutoDockTools 1.5.7 軟件中處理后保存為PDBQT格式[32]。通過PubChem 下載小分子化合物的3D 結(jié)構(gòu)式,以同樣的方式處理后保存為PDBQT 格式[33]。將上述2 個結(jié)構(gòu)文件導(dǎo)入到AutoDockTools 1.5.7 中進行對接并計算結(jié)合能,使用OpenBabel 軟件[34]將對接結(jié)果的PDBQT 格式轉(zhuǎn)換為PDB 格式,隨后使用PyMOL 軟件將對接結(jié)果可視化。
利用 R 語言 GSEA 包分析關(guān)鍵基因與GSE53146 數(shù)據(jù)集中其他基因之間的相關(guān)性。將所有基因根據(jù)其相關(guān)性從高到低排序,作為用來測試的基因集。同時將KEGG 信號通路集作為預(yù)定義集調(diào)用,以檢測關(guān)鍵基因在信號通路集中的富集。
在本研究中使用Wilcoxon 秩和檢驗進行兩組之間的比較。采用Spearman 相關(guān)性分析23 個白癜風(fēng)鐵死亡基因之間的關(guān)系,Cytoscape 用于ceRNA網(wǎng)絡(luò)可視化。
將GSE53146 矯正后進行差異表達基因分析(圖1A、1B),共獲得706 個DEGs,其中包括412個上調(diào)基因和294 個下調(diào)基因,DEGs 熱圖及火山圖如圖1C、D 所示。在FerrDB 數(shù)據(jù)庫中獲取3 個模塊相關(guān)數(shù)據(jù),匯總?cè)ブ睾蠊驳玫?58 個鐵死亡標(biāo)志物。
圖1 GEO 數(shù)據(jù)集處理與差異表達基因分析Fig.1 GEO dataset processing and differential expression gene analysis
將706 個DEGs 對458 個FRGs 進行映射,篩選出23 個FR-DEGs(圖2A)。FR-DEGs 之間的Spearman 相關(guān)性如圖2B 所示。箱線圖展現(xiàn)了白癜風(fēng)患者大多數(shù)FR-DEGs 表達水平較健康人高(P<0.05、0.01,圖2C)。獲得FR-DEGs 后,利用LASSO算法篩選出6 個基因(圖3A),利用SVM-RFE 篩選出18 個基因(圖3B),取交集得核糖核苷二磷酸還原酶亞基M2(RRM2)、組織蛋白酶B(CTSB)、OTU 去泛素化酶 1(OTUB1)、α-突觸核蛋白(SNCA)、脂質(zhì)運載蛋白2(LCN2)、人含WW 域轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白1(WWTR1)6 個關(guān)鍵基因(圖3C)。如圖3D 所示關(guān)鍵基因間具有較高相關(guān)性。關(guān)鍵基因的ROC 曲線說明,OTUB1和WWTR1在6 個特征基因中具有最高的AUC 值(AUC=0.960)。RRM2、CTSB、SNCA、LCN2的AUC 值分別為0.920、0.840、0.800、0.920(圖3E)。以上結(jié)果表明,在白癜風(fēng)患者和健康人之間6 個特征基因都具有較好的鑒別價值。
圖2 鐵死亡基因的篩選及表達分析Fig.2 Screening and expression analysis of ferroptosis genes
圖3 關(guān)鍵基因的篩選與分析Fig.3 Screening and analysis of key genes
在GSE75819 驗證集中,WWTR1 在兩組之間表達無顯著差異,RRM2、CTSB、OTUB1、SNCA、LCN2 基因的表達趨勢與實驗集中完全一致且差異具有顯著性。與健康人組相比,白癜風(fēng)患者的RRM2、LCN2、OTUB1、CTSB 表達水平升高(P<0.01、0.001),而SCNA水平下降(P<0.05),見圖4。由于WWTR1在驗證集中基因表達無差異,故在后面的分析中只針對有差異的5 個關(guān)鍵基因。
圖4 關(guān)鍵基因在驗證集中的差異分析Fig.4 Differential analysis of key genes in the validation set
使用Seurat 函數(shù)分析了數(shù)據(jù)集GSE203262,并依據(jù)質(zhì)量控制條件(nFeature_RNA>200 &nFeature_RNA<2 500 &percent.mt<5)從數(shù)據(jù)集中篩選33 694 個細胞,細胞主成分分析如圖5A 所示。這些細胞被分類為9 種主要細胞類型,包括NK 細胞、朗格漢斯細胞、黑素細胞、B 細胞、血小板、樹突狀細胞、角質(zhì)形成細胞和CD8+T 細胞(圖5B)。隨后在各細胞類型中對CTSB、LCN2、OTUB1、RRM2和SNCA基因進行富集標(biāo)注。結(jié)果顯示,白癜風(fēng)患者皮膚樣本中關(guān)鍵基因主要在成纖維細胞,角質(zhì)形成細胞、黑素細胞和朗格漢斯細胞中。其中OTUB1在各種細胞中均被標(biāo)注,說明其在白癜風(fēng)發(fā)生發(fā)展過程中具有重要影響。此外,CTSB主要在成纖維細胞中標(biāo)注。LCN2標(biāo)注較弱幾乎無表達。RRM2主要標(biāo)注在CD8+T 細胞中,且富集結(jié)果具有高度特異性。成纖維細胞、角質(zhì)形成細胞、黑素細胞和朗格漢斯細胞與SNCA高度相關(guān)(圖5C)。
圖5 關(guān)鍵基因在白癜風(fēng)發(fā)病相關(guān)細胞群中的表達情況Fig.5 Immunoinfiltration assessment of key genes in the single cell data set
在HPA 數(shù)據(jù)庫中,對關(guān)鍵基因蛋白在正常人類皮膚細胞群(主要發(fā)現(xiàn)成纖維細胞、角質(zhì)形成細胞、朗格漢斯細胞和黑素細胞)中的表達分析發(fā)現(xiàn),CTSB、OTUB1在皮膚組織中表達最強,各細胞均能檢測到而且細胞比例較高。LCN2與RRM2幾乎檢測不到。而SNCA很特殊,其只在黑素細胞中表達水平高,染色強度強并且細胞占比均為75%~25%,見圖6。
圖6 在HPA 數(shù)據(jù)庫中驗證關(guān)鍵基因的蛋白表達情況Fig.6 Validation of protein expression of key genes in the HPA database
關(guān)鍵基因與白癜風(fēng)病灶微環(huán)境23 個免疫細胞Spearman 相關(guān)性分析表明CTSB 與gamma delta T細胞和活化的樹突狀細胞呈顯著正相關(guān)(圖7A)。LCN2 與Th1 型輔助T 細胞、自然殺傷細胞、巨噬細胞、活化的CD8 T 細胞及肥大細胞呈顯著正相關(guān)(圖7B)。OTUB1 與自然殺傷細胞、活化的CD8 T細胞、活化的CD4 T 細胞、Th1 型輔助T 細胞、CD56+自然殺傷細胞、巨噬細胞及肥大細胞呈顯著正相關(guān)(圖7C)。RRM2 與活化的CD4 T 細胞、嗜酸性粒細胞、自然殺傷細胞及髓系抑制性細胞呈顯著正相關(guān),與效應(yīng)性記憶CD4 T 細胞呈顯著負相關(guān)(圖7D)。此外,SNCA 是唯一一個與中性粒細胞具有相關(guān)性也是唯一一個幾乎與所有的免疫細胞呈負相關(guān)的基因(圖7E)。
圖7 關(guān)鍵基因與免疫細胞的相關(guān)性分析Fig.7 Analysis of the correlation between key genes and immune cells infiltration
通過對關(guān)鍵基因進行單基因GSEA-KEGG通路富集分析(圖8),發(fā)現(xiàn)這些基因主要涉及黏附分子、趨化因子、免疫反應(yīng)(趨化因子及其受體相互作用、ECM-受體相互作用和Th17 細胞分化)、細菌或病毒感染(沙門菌感染、結(jié)核桿菌感染、流感病毒和趨化因子與病毒蛋白相互作用)和各種疾病途徑(阿爾茲海默病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、肌萎縮側(cè)索硬化和人類Ⅰ型白血?。?。此外,關(guān)鍵基因也富集在趨化因子信號通路、機體代謝信號通路、NOD 樣受體信號通路和T 細胞受體信號通路。同時,還發(fā)現(xiàn)趨化因子-趨化因子相互作用通路與CTSB、RRM2、SNCA3 個基因密切相關(guān)。同樣,LCN2和OTUB12 個基因都與代謝通路密切相關(guān),說明趨化因子相互作用及機體代謝在白癜風(fēng)的發(fā)病及雷公藤甲素治療中具有重要作用。
圖8 關(guān)鍵基因CTSB、LCN2、OTUB1、RRM2 和SNCA 的GSEA-KEGG 分析Fig.8 GSEA-KEGG analysis of the key genes CTSB,LCN2,OTUB1,RRM2 and SNCA
在cMAP 數(shù)據(jù)庫篩選的潛在藥物中,將得分(norm_cs)<-1 的化合物作為候選化合物,在排名前30 位的成分中,選取具有明確化學(xué)結(jié)構(gòu)式的雷公藤甲素[35](相對分子質(zhì)量360.4,分子式C20H24O6)作為潛在藥物,結(jié)構(gòu)見圖9。
圖9 雷公藤甲素的藥物結(jié)構(gòu)Fig.9 Pharmacological structure of triptolide
潛在靶點CTSB(PDB:8b5f)、LCN2(PDB:3bx8)、OTUB1(PDB:4dhi)、RRM2(PDB:3bs9)和SNCA(PDB:4bxl)與雷公藤甲素(PubChem CID:107985)的分子對接結(jié)果如表1、圖10 所示。結(jié)合能越低,配體與受體結(jié)合的構(gòu)象就越穩(wěn)定,產(chǎn)生作用的可能性就越大[36]。通過分子對接結(jié)果可以看出,雷公藤甲素對5 個潛在核心靶點的結(jié)合能力較強,從而提示其有望通過鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)相關(guān)疾病。
表1 雷公藤甲素與潛在靶點的分子對接Table 1 Molecular docking information for triptolide and potential targets
圖10 雷公藤甲素與潛在靶點的分子對接示意圖Fig.10 Schematic diagram of molecular docking of triptolide with potential targets
鐵死亡為鐵依賴性脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致機體氧化還原失衡所介導(dǎo)的細胞死亡模式。在白癜風(fēng)的研究中,與健康人組相比白癜風(fēng)患者的血清中檢測到花生四烯酸降低,這可能增加白癜風(fēng)局部被CD8+T 細胞浸潤及破壞黑素細胞的風(fēng)險[37]。另外,鐵死亡關(guān)鍵因子GPX4 在白癜風(fēng)患者皮膚中表達降低,但在健康人組皮膚的各個表皮層中表現(xiàn)出高表達[38],這可能是白癜風(fēng)局部鐵死亡敏感性高和抗氧化能力弱的主要原因。然而,關(guān)于鐵死亡在白癜風(fēng)發(fā)病中是否占據(jù)著重要地位,研究甚少。
本研究共篩選了CTSB、LCN2、OTUB1、RRM2、SNCA5 個鐵死亡基因進行一系列分析。其中RRM2是核糖核苷酸還原酶的催化亞基,它在增殖、遷移和血管生成等細胞過程中起重要作用[39-40]。研究表明,RRM2 的過表達激活NF-κB 通路并增加了胰腺癌細胞、乳腺癌細胞的侵襲、遷移[41-42]。而NF-κB通路也參與白癜風(fēng)的發(fā)病,研究發(fā)現(xiàn)NF-κB 信號激活可促進白細胞介素(IL)-15、CXCL10 和IL-1β的分泌,進而促進CD8+T 細胞的活化和誘導(dǎo)白癜風(fēng)的適應(yīng)性免疫。此外,表皮中過量的CXCL10 在CD8+T 細胞的招募及黑素細胞殺傷中起關(guān)鍵性作用[43]。LCN2 是一種糖蛋白,可通過激活炎癥途徑或調(diào)節(jié)細胞鐵穩(wěn)態(tài)來調(diào)節(jié)細胞反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),MPTP 中毒而引發(fā)的帕金森綜合征小鼠模型中鐵的積累使星形膠質(zhì)細胞分泌LCN2 增加導(dǎo)致多巴胺神經(jīng)元變性[44]。相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)在星形膠質(zhì)細胞中NF-κB 信號的激活,能夠調(diào)節(jié)LCN2 分泌和LCN2誘導(dǎo)腦中風(fēng)的鐵死亡[45]。因此,推測在白癜風(fēng)病變中鐵死亡基因RRM2上調(diào)導(dǎo)致NF-κB 信號被激活,CXCL10 與IL-1β 釋放增多,招募CD8+T 免疫細胞局部浸潤從而殺傷黑素細胞,同時NF-κB 信號激活也使LCN2 上調(diào)并誘導(dǎo)病變局部鐵死亡,一方面使黑素細胞死亡,另一方面進一步增強RRM2的表達。
OTUB1 是一種去泛素化酶,影響細胞代謝、分化、增殖和凋亡,被稱為是免疫細胞活性和炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)劑[46]。在以往研究中發(fā)現(xiàn),OTUB1 在多發(fā)性硬化癥、支氣管哮喘、肺癌、食管癌等多種疾病中有重要免疫調(diào)節(jié)作用[47-48];在多發(fā)性硬化癥中,OTUB1 直接抑制STAT1mRNA 產(chǎn)生,還可以通過穩(wěn)定SOCS1間接抑制IFN-γ誘導(dǎo)的JAK/STAT1信號傳導(dǎo)[49]。在體外實驗中,OTUB1 缺乏能增加IFN-γ 誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞趨化因子(CXCL10、CXCL11、CCL2)和促炎分子(NOS2)的產(chǎn)生[50]。在白癜風(fēng)研究中,IFN-γ 激活成纖維細胞中JAK/STAT1 通路使趨化因子CXCL9/10 分泌是CD8+T 免疫細胞在黑素細胞周圍募集并殺傷細胞的關(guān)鍵一環(huán)[51]。在本研究中發(fā)現(xiàn),白癜風(fēng)病變皮膚中OTUB1 表達上調(diào),可能是機體產(chǎn)生的免疫保護作用。OTUB1 上調(diào)抑制JAK/STAT1 信號傳導(dǎo),抑制CXCL9/10 產(chǎn)生的免疫細胞招募能力,減少CD8+T 在病變局部的浸潤,從而避免黑素細胞的死亡。
關(guān)鍵基因GSEA-KEGG 通路分析發(fā)現(xiàn),趨化因子相互作用通路和NOD 樣受體信號通路與關(guān)鍵基因密切相關(guān)。趨化因子是由多種免疫細胞分泌的重要的炎癥介質(zhì),其可以招募CD8+T 免疫細胞在黑素細胞周圍募集,從而殺傷細胞使黑色素產(chǎn)生障礙[52]。NOD 樣受體是細胞內(nèi)受體,可以激活各種相關(guān)途徑,以增加促炎細胞因子(如IFN-γ、IL-1、IL-6 和TNF)的產(chǎn)生。細胞因子的產(chǎn)生能增加免疫細胞反應(yīng)并激活非特異免疫系統(tǒng)[53]。
Connectivity Map(cMAP)數(shù)據(jù)庫是由哈佛、劍橋大學(xué)和麻省理工學(xué)院研究人員通過不同干擾物(包括小分子)處理人類細胞后檢測基因表達差異所構(gòu)建的生物應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。研究團隊認為以基因表達譜建立的基因與藥物的關(guān)聯(lián)性,可協(xié)助研究者快速利用基因表達數(shù)據(jù)比對出與基因高相關(guān)性的藥物、并推論出藥物分子的主要結(jié)構(gòu)。本研究基于“新機制-老藥”研究思路,通過cMAP 數(shù)據(jù)庫篩選出影響5 個潛在靶點的潛在藥物。分子對接結(jié)果表明,雷公藤甲素對5 個潛在靶點的結(jié)合較強,說明該小分子與篩選出的鐵死亡相關(guān)靶點和通路之間存在高度關(guān)聯(lián)性,其有望成為通過鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)藥物。目前相關(guān)研究也表明,雷公藤甲素在皮膚病與自身免疫性疾病的治療方面具有很大潛力[53-54]。
白癜風(fēng)發(fā)病機制復(fù)雜且不明確,導(dǎo)致對其治愈十分困難,因此闡明白癜風(fēng)的發(fā)病機制對其根治尤為重要。本研究采用生物信息學(xué)方法從鐵死亡的角度篩選了白癜風(fēng)發(fā)病的5 個關(guān)鍵基因,并采用多種數(shù)據(jù)評估了5 個鐵死亡基因與病變部位細胞群潛在聯(lián)系,所得結(jié)果可靠性強。除此之外,還篩選雷公藤甲素作為鐵死亡途徑治療白癜風(fēng)小分子藥物。所采用的“新機制-老藥”研究思路,不僅可以大大降低藥物研發(fā)中因不良反應(yīng)所導(dǎo)致的失敗,也為臨床上老藥的重新應(yīng)用提供了新的方向。本研究為白癜風(fēng)的發(fā)病及治療研究提供了新的視角,適合在其他疾病研究中推廣,通過新的機制與老藥的結(jié)合研究,將會為臨床更快地研發(fā)治療疑難疾病的藥物提供參考方案。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突