複数の遺伝子発現オムニバスデータセットを系統的に解析することで、B型肝炎ウイルス関連急性肝不全における激しい免疫応答が明らかになった

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J. Cell. Mol. Med..2020 Jul;doi: 10.1111/jcmm.15561.Epub 2020-07-19.

複数の遺伝子発現オムニバスデータセットを系統的に解析することで、B型肝炎ウイルス関連急性肝不全における激しい免疫応答が明らかになった

Systematic analysis on multiple Gene Expression Omnibus data sets reveals fierce immune response in hepatitis B virus-related acute liver failure.

Huadi Chen
Wenting Zhao
Yixi Zhang
Yiwen Guo
Weixin Luo
Xiaobo Wang
Yu Nie
Maodong Ye
Changjun Huang
Dongping Wang
Maogen Chen
Xiaoshun He
Qiang Zhao

PMID: 32686296 DOI: 10.1111/jcmm.15561.

抄録

B型肝炎ウイルス（HBV）による急性肝不全（ALF）は世界的に一般的なタイプの肝不全であり、罹患率と死亡率が高い。しかし、HBV関連ALFの有病率や遺伝的背景、発症を決定する要因についてはほとんど研究されていない。本研究では、3つの遺伝子発現オムニバス（GEO）データセットをバイオインフォマティクス解析により検討し、異なる発現を示す遺伝子（DEG）、主要な生物学的プロセス、パスウェイを同定した。免疫浸潤解析では、HBV関連ALF組織に高い免疫細胞の浸潤が認められた。さらに、臨床サンプルにおけるナチュラルキラー細胞とマクロファージの浸潤を免疫組織化学アッセイで確認したところ、これらの細胞がHBV-ALFにおいて重要な役割を果たしていることが示唆された。その結果、3つのデータセットにおいて、1277個の遺伝子が共アップ調節され、1082個の遺伝子が共ダウン調節されていることが明らかになった。また、炎症関連の経路は共アップ制御された遺伝子に富み、合成代謝経路は共ダウン制御された遺伝子に富んでいた。また、WGCNAは免疫炎症応答に富む鍵となるモジュールを明らかにし、独立したデータセットで異なる発現を示す10個のハブ遺伝子を同定した。結論として、遺伝子発現プロファイルに基づいて、HBV-ALF の免疫駆動機構を解明するために、激しい免疫炎症反応を同定し、10 のハブ遺伝子を同定した。

Acute liver failure (ALF) caused by hepatitis B virus (HBV) is common type of liver failure in the world, with high morbidity and mortality rates. However, the prevalence, genetic background and factors determining the development of HBV-related ALF are rarely studied. In this study, we examined three Gene Expression Omnibus (GEO) data sets by bioinformatics analysis to identify differentially expressed genes (DEGs), key biological processes and pathways. Immune infiltration analysis showed high immune cells infiltration in HBV-related ALF tissue. We then confirmed natural killer cells and macrophages infiltration in clinical samples by immunohistochemistry assay, implying these cells play a significant role in HBV-ALF. We found 1277 genes were co-up-regulated and that 1082 genes were co-down-regulated in the 3 data sets. Inflammation-related pathways were enriched in the co-up-regulated genes and synthetic metabolic pathways were enriched in the co-down-regulated genes. WGCNA also revealed a key module enriching in immune inflammation response and identified 10 hub genes, differentially expressed in an independent data set. In conclusion, we identified fierce immune inflammatory response to elucidate the immune-driven mechanism of HBV-ALF and 10 hub genes based on gene expression profiles.