非肿瘤纯生信：换个疾病又是一篇文章！全血和PBMC比较的思路

Whole blood vs PBMC: compartmental differences in gene expression profiling exemplified in asthma在哮喘中全血与外周血单核细胞之间基因表达谱的差异

一.研究背景

哮喘是一种慢性肺部疾病，其特征为由呼吸道发炎导致频繁的呼吸困难、喘息、咳嗽和胸闷。同时其为异质性疾病，其中过敏性哮喘是由2型T辅助细胞炎症反应引起的，其特征为气道和血液嗜酸性粒细胞增多，而中性粒细胞性哮喘的特征为涉及17型T辅助细胞。

二.分析流程

三.结果解读

使用NanoString Immune Profiling Panel分析10位受试者全血与外周血单核细胞（PBMC）的差异表达基因，有涉及704个基因差异，但在PBMC高表达只有6个

  • 图1a：展示在PBMC中高表达的6个基因

  • 图1b：展示在全血高表达且与PBMC差异明显的6个基因

  • 图1c：展示轻度哮喘患者或健康人全血样本和PBMC之间基本表达相关性，其中健康人与哮喘患者全血之间的平均相关性系数为0.97，而PBMC样本之间平均相关性系数为0.87，因此，健康人与哮喘患者的PBMC有很大可能存在差异

图1. PBMC和全血样品的基因表达谱差异

  • 图2a：过滤低丰度的转录本后，展示所有样本中转录本情况，其中在全血高表达有64个基因，而在PBMC中高表达的有13个基因

  • 图2bc：使用NanoString-curated进行通路分析，全血中高表达的基因涉及多种免疫过程，而PBMC中高表达基因涉及T淋巴细胞和单核细胞/巨噬细胞过程

图2. 过滤低丰度转录本后的全血与PBMC的基因表达概况

  • 图3a：健康人和哮喘患者的基因表达差异分析，在PBMC中只有EGR2在哮喘患者中高表达，而在全血中哮喘患者有41个下调的基因和6个上调的基因

  • 图3b：对下调基因进行通路分析，发现哮喘下调的基因与一般免疫、以及NK细胞和TH1介导的免疫有关

图3. 哮喘患者中的差异表达基因

  • 图4a：使用NanoString nCounter Vantage的3D免疫细胞分析法同时测定样本的蛋白质和RNA，并进行对应蛋白质和RNA的相关性分析，在PBMC有10个基因的蛋白质和RNA呈正相关（蓝色），在全血中2个基因蛋白与RNA呈负相关

  • 图4b：对哮喘患者和健康人的PBMC进行蛋白质差异分析，发现在哮喘患者中OX40（TNFRSF4）和CD28上调，但没有RNA差异

图4. PBMC中的蛋白差异

小结

最后小结一下，作者选用5个轻度过敏性哮喘和5个健康人样本在NanoString nCounter平台测定免疫相关RNA，发现全血中特异性表达的64种特异性基因涉及先天、体液和适应性免疫过程，而PBMC中的13种特异性基因涉及T细胞和单核细胞介导的过程。作者进一步分析健康人与哮喘患者中的基因差异，发现在哮喘与健康人的全血中有47种差异表达基因，而在PBMC只有一种特异性基因。最后作者使用nCounter分析健康人与哮喘患者的蛋白差异，发现涉及T细胞活化过程的共刺激因子CD28和OX40 (TNFRSF4)在哮喘患者中高表达。

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