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一個(gè)追求高品質(zhì)生活異想天開的浪漫瘋子，一只研究精神疾病與腦的遺傳的科研汪...生活不該只停留在想法而無實(shí)際行動(dòng)，做一個(gè)勇敢的行動(dòng)者，去嘗試去努力。 此公眾號(hào)旨在分享本汪在科研及生活中的一些實(shí)踐報(bào)告、學(xué)習(xí)筆記，期待與你的交流與合作。戳這里ActionFree公眾號(hào)原文，請(qǐng)多關(guān)注哦~ 隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)的累積，有很多公共的數(shù)據(jù)可以用來挖掘出有意義的解讀。今天小編跟大家扒拉的是一篇發(fā)表在JAMA Psychiatry雜志上的文章的分析方法。  全文都是利用的公共數(shù)據(jù)庫(kù)，在線的網(wǎng)站，并沒有費(fèi)一兵一卒來做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于想要從生物信息角度入手的你，值得學(xué)習(xí)。 精神分裂癥是一種常見的精神障礙，發(fā)病率高，遺傳度高，且遺傳異質(zhì)性很大。2014年的GWAS薈萃分析找到了108個(gè)精神分裂癥的相關(guān)基因組，標(biāo)志著人類對(duì)精神分裂癥理解的一個(gè)偉大進(jìn)步。研究精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)基因是如何作用于疾病的是非常重要的課題。 隨著研究的開展，MicroRNA(miRNA)——基因表達(dá)的調(diào)控因素參與精神分裂癥的病因的證據(jù)越來越多： miRNA在腦的發(fā)育過程中發(fā)揮總要作用； 在死亡后的精神分裂癥的腦組織中發(fā)現(xiàn)了差異表達(dá)的miRNA； miRNA和miRNA的靶基因富集在風(fēng)險(xiǎn)基因區(qū)域 而精神分裂癥相關(guān)的GWAS信號(hào)大多被認(rèn)識(shí)是來自于影響了基因表達(dá)的區(qū)域。此文在三個(gè)層面上研究了miRNA在精神分裂癥可能發(fā)揮的作用： 評(píng)估精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)基因是否更可能被miRNA調(diào)控； 通過基因集富集分析找到能調(diào)控精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)基因的保守的miRNA； 基因表達(dá)分析來系統(tǒng)的描繪GWAS和CNV研究界定的區(qū)域中的miRNA的特性； 1 Level 1  1. 從PGC2下載了精神分裂癥的GWAS的summary statistics數(shù)據(jù)【這個(gè)數(shù)據(jù)也可以在GWAS Catloge下載，詳情見】 2. 根據(jù)編碼蛋白質(zhì)的基因的位置，得到每個(gè)基因與精神分裂癥相關(guān)的匯總的p value 3. 使用TargetScan預(yù)測(cè)miRNA的靶基因； 4. 統(tǒng)計(jì)每個(gè)基因上miRNA的binding sites的數(shù)目 5. 建立線性回歸模型，將基因與精神分裂癥的相關(guān)程度作為因變量，基因的miRNA的binding sites作為因變量，同時(shí)將基因的長(zhǎng)度和基因的3‘UTR的長(zhǎng)度作為協(xié)變量，評(píng)估 miRNA 基因調(diào)控和精分的風(fēng)險(xiǎn)基因之間的相關(guān)性。 6. 為了驗(yàn)證該模型的specificity, 本文還將如上方法分析了克羅恩病，女性初潮年齡和身高的GWAS的數(shù)據(jù)。 2 Level 2  根據(jù)千人基因組的European的計(jì)算LD，分成不同的interval,然后根據(jù)顯著性水平，將interval分成三種(threshold)： 1 × 10-5; top 1%; top 5%; 首先根據(jù)來源，分成:
然后利用TargetScan6.2分別預(yù)測(cè)他們的靶基因，得到了三類基因集; 對(duì)于每一類miRNA的靶基因集與精神分相關(guān)的三種基因集分別進(jìn)行INRICH分析，得到三個(gè)p value，將這三個(gè)p value 匯總為一個(gè)combine score，對(duì)每一類的miRNA的基因集中進(jìn)行排序，得到排序最高的miRNA, 即為調(diào)控精分風(fēng)險(xiǎn)基因的miRNA。 3 Level 3 對(duì)level2中找到的排名靠前的miRNA,研究其在腦中的表達(dá)情況，使用BrainSpan的數(shù)據(jù)，可以看到miRNA在腦的發(fā)育過程中的表達(dá)的變化情況，不同時(shí)間和不同腦區(qū)。同時(shí)還進(jìn)行了這些miRNA的靶基因的聚類分析。 1. 具有更多的miRNA binding sites的基因具有更strong的精神分裂癥的相關(guān)性，但是在其他的性狀的分析中也有類似的趨勢(shì)； 2. 給出了富集分析中保守的miRNA的top 10羅列如下 且將他們的靶基因譜用circos圖繪制出來： 局部視圖如下↓ 3. 重點(diǎn)miRNA的時(shí)空表達(dá) MiRNA的研究是最近幾年的研究熱點(diǎn)，此文為研究miRNA在復(fù)雜性狀的研究中提供了一個(gè)比較好的范式，同樣的，你可以將這套流程搬遷到你需要探討的疾病上，看是否可以找到一些比較重要的miRNA. 批判的眼光 1. 本文所用的risk gene是使用了位于GWAS信號(hào)中的基因，而很多研究指出risk gene不一定是GWAS信號(hào)附近的基因，所以在界定risk gene時(shí)仍需要斟酌，可以參考SMR所提供的精分的基因，或者自己使用SMR界定target 基因，同時(shí)QTL調(diào)控的基因也是不錯(cuò)的選擇； 2. MiRNA在本文中所起的作用，是調(diào)控risk gene, 而我們知道m(xù)iRNA的發(fā)揮作用seed region是非常重要的區(qū)域，而作者似乎并沒有做到這么精細(xì)，這也是需要改進(jìn)的地方； 3. 關(guān)于靶基因的預(yù)測(cè)問題，預(yù)測(cè)的靶基因之間證據(jù)程度是有不同的，作者這里是一概而論，雖然后面做validation的時(shí)候引入了其他的證據(jù)，不過可能把靶向程度也考慮進(jìn)來應(yīng)該是更全面的。 |
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