Nature文献剖析 | 如何从RNA-seq数据中确定候选基因,展开后续研究?思路1

上篇推文分享了这篇2022.8月发表在Nature上的一篇文章,剖析了如何从临床问题出发找到课题切入点(点击跳转上篇推文)?

此次继续关注这篇文章,剖析本文如何从RNA-seq测序数据中找到关键基因,展开后续研究?

我们先看下该文章模式图,当找到课题切入点(具体解读参考上篇推文)即STING激活剂促进Breg产生免疫抑制之后。接下来问题是,如何展开后续研究,阐明STING刺激Breg导致免疫抑制的分子机制?

为此,本研究针对STING激活剂处理与未处理的B细胞进行了RNA-seq(图a, 左侧)。通过对比,从数千个变化的基因中挑出了IL10、Ebi3和Ifna4这三个基因展示,并锁定IL10和Ebi3用于分子机制研究,通过实验最后确定是Ebi3(IL-35的亚基)介导了STING刺激导致的Breg免疫抑制。

本研究是如何从数千个差异表达基因中选定以上分子的?背后的逻辑是什么?剖析如下:

  1. 为何RNA-seq数据要展示Ifna4?RNA-seq数据分析中展示Ifna4,是作为阳性对照。因为STING激动剂刺激细胞后,已知的经典功能是激活IFN信号(IFN相关基因上调),Ifna4作为IFN信号通路重要基因,其上调证明了该测序结果的可靠性。

  2. 如何从数千个变化的基因中,挑选出IL10和Ebi3作为候选基因?

    通过图a我们可以看到,STING激动剂处理后,B细胞中差异基因有数千个之多,本研究挑选的IL10和Ebi3看起来变化并不是最显著,那么为何会被挑选出来作为分子机制的切入点?

    这里要说下组学数据中筛候选基因的两个重要依据:

    a.表达差异显著性(p value or fold chage);

    b.表型+已有文献研究结论+差异表达分析。

    显然,本研究以后者作为筛选标准(因为IL10和Ebi3的变化差异显著性并非最显著,见图a)。结合文献中已经报道的免疫抑制性分子,再分析本RNA-seq结果中显著改变的基因,二者交集,即可选出最佳候选基因,作为后续分子机制展开的突破口。

    这里之所以选择IL10,因为其是已经熟知的典型的Th2型细胞因子,发挥免疫抑制性作用;

    之所以选择Ebi3,因为该基因是IL35亚基的一个编码基因,而IL35是已经报道的可以抑制NK细胞功能,发挥免疫抑制作用的。加之前期公共数据signature相关性分析也已经提示Breg可以抑制NK细胞功能(见下图),因此可以锁定IL35,同时确定Breg分泌IL35后通过抑制NK细胞功能发挥免疫抑制作用,通过这些数据,进一步完善本研究的最重要科学假说,即STING激活剂作用于B细胞,促进Breg增多,分泌IL35,抑制NK细胞功能,最终导致免疫抑制,STING治疗失效。

  1. 如何最终排除IL10,锁定Ebi3?

    为证实IL10和IL35最终是哪个分子发挥作用,这里进行了抗体中和回补实验(rescue),实验结果表明,只有IL35抗体处理可以减少STING激活剂对B细胞增多的表型(下图a),且解除对NK的抑制(下图b)。

小结

通过以上剖析,我们可知组学数据中确定候选基因/靶标常用的两种思路,即1.表达差异显著性(p value or fold chage)+2.表型+已有文献研究结论+差异表达分析. 第一种思路根据数据分析结果即可筛选出来,但是第二种思路往往需要做大量的文献调研及关联思考方可选定。具体来说,第二种思路需要根据表型结果,通过文献总结,确定下来一个基因集合,然后和你的差异基因取交集。至于怎么确定这个基因集合,以本文为例,表型是免疫抑制表型,那么可以通过文献汇总报道过的免疫抑制分子,常见的方法是,可以找综述,很多综述都有总结,找几篇最新的综述,基本可以定下来。

本期思路剖析希望可以帮到对组学数据不知如何入手的同学,如果觉得有收获,欢迎点赞、关注支持一下,后续将分享更多案例!

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