高通量测序结合生物信息学分析鉴定microRNA在颅内动脉瘤中的潜在作用

目的通过二代测序技术以及生物信息学方法筛选在颅内动脉瘤(IA)中失调的miRNA,并探索其可能参与的生物学功能。方法在GEO数据库编号为GSE66239的公共数据集中筛选IA和颞浅动脉组织间差异表达的miRNA,另外收集2021-2022年牡丹江医学院附属红旗医院收治的因颅内动脉瘤破裂出血行开颅动脉瘤夹闭术患者的IA组织和颞浅动脉组织,进行miRNA测序分析,验证公共数据集的结果。通过miRDB数据库和miRWalk数据库对miRNA的靶基因进行预测,使用R软件包clusterProfiler进行miRNA靶基因的功能富集分析,使用STRING数据库进行蛋白-蛋白互作网络(PPI)分析,并通过Cytescape软件进行可视化,提取PPI网络中的核心基因。基于GSE122897数据集中的转录组数据,使用单样本基因集富集分析(ssGSEA)评估IA和对照组织免疫微环境中16种免疫细胞的浸润分数和12种免疫状态评分。结果在GSE66239数据集中,相比于正常颞浅动脉组织,IA组织中有54个miRNA上调,1010个miRNA下调;临床标本中,相比于正常颞浅动脉组织,IA组织中有23个miRNA上调,29个miRNA下调。hsa-miR-3176、hsa-miR-1246和hsa-miR-539-3P在GSE66239数据集及临床标本中均呈现出IA组织的低表达。在miRDB数据库和miRWalk数据库中分别预测到738个和116个hsa-miR-539-3P靶向的mRNA,交集后得到9个靶向mRNA,407个和711个hsa-miR-1246靶向的mRNA,交集后得到34个mRNA,482个和3486个hsa-miR-3176靶向的mRNA,交集后得到187个mRNA。功能富集分析显示hsa-miR-3176、hsa-miR-1246和hsa-miR-539-3P的靶基因主要与MAPK信号通路、FGF通路、CD8+T细胞受体下游通路、S1P通路、G蛋白信号通路、ERBB信号通路、白介素信号、神经递质释放等通路有关。由hsa-miR-3176,hsa-miR-1246和hsa-miR-539-3P靶基因所构成的PPI网络当中包含121个节点,117条互作关系;其中ERBB4、FGF1、CBL、GNAO1、GNAZ、PTPRT、KCNB1、KCNJ2、POLR2J2和CD247为PPI网络当中的Top10核心基因,这些核心基因均由hsa-miR-3176调控。功能富集分析结果显示,这些核心基因与ERBB信号通路、Rap1信号通路、MAPK信号通路、PI3K-AKT信号通路、CXCR4信号通路、CXCR3信号通路、CD8+T细胞受体信号通路等生物学过程相关。与颞浅动脉组织相比,IA当中CD8+T细胞、巨噬细胞、肥大细胞、中性粒细胞、辅助性T细胞、Th1细胞、TIL细胞以及调节性T细胞的浸润量增加,APC共刺激评分、APC共抑制评分、CCR评分、免疫检查点评分、HLA评分、促炎评分、副炎症评分、T细胞共刺激评分、T细胞共抑制评分、2型免疫反应评分均升高。相关性分析显示,核心基因与免疫细胞浸润以及免疫状态评分具有相关性。结论hsa-miR-3176,hsa-miR-1246和hsa-miR-539-3P在IA组织中呈低表达,且其低表达会导致颅内动脉瘤的发生。