大家对于流行性感冒一定不陌生，每个人一不注意就会感染流感病毒。尽管医学技术取得了进步，但流感仍然导致许多人住院甚至是死亡。因此寻找重症流感相关的标志物就变的十分重要。今天和大家分享一篇2022年10月15日，发表在BMC GENOMICS（IF：4.547）的一篇文章，看看是如何作者使用WGCNA，寻找重症流感相关的hub基因的吧！

利用共表达网络识别需要有创机械通气的重症流感患者中的潜在候选hub基因

Co-expression network analysis identifies potential candidate hub genes in severe influenza patients needing invasive mechanical ventilation

研究概述

流感是一种影响所有年龄段人群的传染性疾病，在流行和偶尔爆发期间都会导致相当高的死亡率。阐明病因和防治重症流感都需要有效的免疫生物标志物。因此，作者筛选在需要有创机械通气(IMV)的流感患者中，与疾病严重程度相关的hub基因。在GEO数据库中下载了来自流感患者血样的三个数据集(GSE101702、GSE21802和GSE111368)，合并GSE101702和GSE21802数据集作为训练集，GSE111368作为测试集。在训练集中使用差异表达分析和加权相关网络分析(WGCNA)确定了IMV重症流感患者的hub基因。ROC用于评估测试集hub基因的诊断准确性。使用ssGSEA富集分析评估了表达谱中不同免疫细胞的浸润水平，计算免疫细胞与hub基因的相关性。本研究共筛选出447个差异基因；WGCNA鉴定了8个共表达模块，其中红色模块与IMV患者的相关性最强。将上述两步得到的基因取交集，最后得到3个hub基因，即HLA-DPA1、HLA-DRB3和CECR1。使用LASSO方法，将鉴定的基因作为需要IMV治疗的严重流感患者的潜在标志物进行研究。ROC曲线显示三个hub基因在确定流感严重程度方面的诊断价值。ssGSEA分析发现，hub基因的表达与中性粒细胞活化呈负相关，与适应性细胞免疫应答呈正相关。

主要结果

在IMV and NIMV组间差异表达基因的鉴定，以及功能分析

在训练集中进行差异表达分析。共发现447个差异表达基因（DEGs）（261个上调基因和186个下调基因）()。

针对差异表达基因，进行富集分析。GO富集分析结果显示，DEG主要参与抗原加工和呈递(如通过MHC II类抗原加工和呈递外源肽抗原，MHC II类蛋白复合物组装，肽抗原与MHC II类蛋白复合物组装)及细胞间粘附(如调节T细胞活化)，（A）。KEGG富集分析显示，DEGs显著富集在感染和细胞分化相关的通路(如Th1、Th2和Th17细胞分化、金黄色葡萄球菌感染)(B)。这些发现表明，在需要IMV治疗严重流感的患者中，免疫和炎症相关通路与流感严重程度相关。

WGCNA以及hub基因分析

在训练集中，使用WGCNA构建共表达网络，筛选与流感严重程度相关的重要模块。当软阈值等于6和切割高度为0.25时，共得到8个模块（A-C）。模块特征基因(ME)值与样本性状之间的相关性用于量化模块与临床样本性状之间的相关性。分析发现，红色模块与疾病严重程度的关系最为密切(R = 0.53，P = 7e-12)(D)。随后，与DEG取交集，筛选出3个hub基因即：CECR1、HLADPA1和HLA-DRB3(E)。LASSO分析进一步证实了3个hub基因与IMV的关系(F-G)。

hub基因的表达和诊断价值的评估

箱线图用于展示三个hub基因的表达情况。 IMV患者的CECR1、HLA-DPA1和HLA-DRB3 表达水平明显低于训练集中的NIMV患者（A）。此外，在来自测试集的患者中观察到了类似的结果（C）。 来自训练集的ROC分析显示，对于CECR1，ROC曲线下面积(AUC)为0.862 ，HLA-DPA1的AUC为 0.866 ，HLA-DRB3的AUC为0.821（B）。同时，来自测试集的三个hub基因的 AUC 为0.700-0.800，表明具有较好的诊断准确性（图 4D）。

hub基因与免疫细胞浸润的联系

ssGSEA算法用于评估IMV和NIMV组之间免疫细胞浸润（ICI）的差异。 从ssGSEA 分析的结果显示，IMV组中中性粒细胞和树突状细胞的浸润显着升高，活化的CD8 T 细胞、记忆CD8 T细胞、记忆CD4 T细胞和自然杀伤细胞的浸润较低。hub基因的免疫细胞相关性分析表明，三个hub基因与活化的CD8 T细胞、T滤泡辅助细胞、记忆CD8 T细胞和记忆CD4 T细胞呈正相关，而与活化的树突状细胞呈负相关。 此外，HLA-DPA1 和 HLA-DRB3 与中性粒细胞呈负相关（图 5A、B）。

文章到这里就要接近尾声了，这个篇文章采用差异表达分析结合WGCNA筛选hub基因，使用ssGSEA评估IMV与免疫的关系。整篇文章的思路非常清晰明了！纯生信也可以发4+的文章，屏幕前的你是不是很心动呢？那就赶快学起来吧！