胆道闭锁（BA）是新生儿期进行性的胆道梗阻性疾病，是导致婴儿持续性黄疸的重要原因，如未得到及时治疗，可迅速发展为肝硬化。在这项研究中，作者应用机器学习方法识别与BA潜在发病机制相关的不同亚型并进行生物信息学分析。首先，作者从基因表达综合（GEO）数据库下载GSE46995微阵列数据集进行无监督层次聚类分析以识别BA亚型。然后通过功能富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用网络分析确定与每个亚型相关的分子机制。GSE15235用于验证。
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胆道闭锁（BiliaryAtresia，BA）是婴儿期常见的严重肝胆系统疾病之一，以胆管进行性炎症和纤维化为特征，如不及时治疗，晚期会出现胆汁性肝硬化、门静脉高压甚至肝功能衰竭。全球各个国家均有发生，亚洲地区较欧美地区发病率相对较高。Kasai肝门肠造口术和肝移植的发展大大改善了BA患者的预后。然而，BA存活率与手术时间和早期诊断有关。即使在成功手术后，仍有40%-50%的患者出现肝损伤和纤维化进展。肝移植后长期并发症和免疫抑制也是一项重大挑战。阐明疾病表型和发病机制是改善当前BA症状和开发新治疗策略的关键。①使用xCell估计基因表达谱的免疫和基质细胞类型。③基因集变异分析(GSVA)检测GSE46995数据集通路活性变化。
结果：
下图A：基于数据集GSE46995分析的免疫和基质细胞组成。
下图B：使用factoextra包选择最佳簇数(K)。
下图C：使用factoextra包对聚类结果进行可视化。
下图D：用CancerSubtypes包绘制轮廓宽度图。
下图E：BA患者通过SNF和CC的集成方法(SNF-CC)分为3个不同的亚型。
BA亚型的差异表达分析
①检验各亚型之间的差异表达基因。
②维恩图识别代表性差异表达基因。
结果：
下图A：计算2个亚组中每个的差异基因并相交。亚型1、亚型2和亚型3分别由839、1173和1447个代表性基因组成。
下图B：所有3种亚型中代表性基因的热图。
下图C：计算2个亚组的差异免疫细胞并相交，亚型1、2和3分别由10、14和24个代表性免疫细胞和基质细胞组成。
下图D：所有3种亚型中代表性免疫细胞和基质细胞的热图
功能和通路富集分析
①使用R包“clusterProfiler”和“ReactomePA”进行富集分析和通路分析。
结果：
下图A-C：对亚型1(A)、亚型2(B)和亚型3(C)的代表性基因进行了分子功能富集和反应组通路分析。
不同亚型的枢纽基因识别
①通过STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析。
②通过Cytoscape插件MCODE和CytoHubba识别hub基因。
结果：
下图A-C：来自亚型1(A)、亚型2(B)和亚型3(C)的代表性基因的前3个模块，每个模块中的相关中心基因（红色）从degree值中获得。
小结：
在这项研究中，作者从GEO数据库下载BA微阵列数据集，根据xCell评估基因谱的相对富集分析免疫和基质细胞类型。应用机器学习方法对免疫细胞和基因表达进行无监督聚类以揭示BA患者之间的异质性，同时确定BA的3种亚型。然后使用独立的BA数据集进行验证。最后通过识别相关的免疫细胞和中枢基因探索与每个BA亚型相关的差异表达基因和潜在作用机制。
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