使用NanoString技术探索感染的肺器官中的宿主反应:对基因表达数据的统计分析

科学领域:

• 病毒学和免疫学 病毒学和免疫学
• 呼吸道感染 呼吸道感染
• 基因表达分析 基因表达分析

背景情况:

• 人类呼吸道生理学是复杂的,并且在体外模型中具有挑战性.
• 了解对呼吸道病毒的反应中的差异性基因表达对于开发有效的治疗方法至关重要.
• 现有的模型可能无法完全捕捉宿主和病毒在细胞水平之间的动态相互作用.

研究的目的:

• 通过使用3D呼吸道器官组织等效 (OTE) 模型,调查宿主基因表达对流感A病毒 (IAV),人类甲肺病毒 (MPV) 和类型3的类型3 (PIV3) 的反应.
• 在感染后24小时和72小时分析基因表达特征.
• 引入和使用一种新的MAS算法,用于对生物学上相关的差异表达基因进行可靠的识别.

主要方法:

• 在空气液体接口 (ALI) 上开发和利用一个三维气道器官组织等效 (OTE) 模型.
• 在适当的控制条件下,OTE模型感染IAV,MPV和PIV3.
• 在感染后24小时和72小时使用NanoString平台对773个特定基因的基因表达概况.
• 应用新型的大小-高度得分 (MAS) 算法来整合折叠变化和调整的p值用于基因识别.

主要成果:

• IAV感染在24小时后引发了强烈的干扰素刺激基因 (ISG) 反应,该反应持续了72小时.
• 24小时后,MPV感染引起了双重的先天性和适应性免疫反应,在72小时后转向IL17A和信号基因.
• 24小时后,PIV3感染引发了ISG主导反应,免疫细胞招募和炎症调节,在72小时后保持了以干扰素为中心的特征.
• 该MAS算法成功识别了生物学上显著的差异表达基因,揭示了对每个病毒的独特宿主反应.

结论:

• 干扰素刺激基因 (ISG) 在宿主抗病毒防御IAV,MPV和PIV3中发挥着关键和普遍的作用.
• 时间基因表达模式表明宿主适应和免疫反应的微调随着时间的推移.
• 对于每个病毒,确定了不同的宿主特异性反应,IAV显示持续影响,PIV3显示延迟的基因组反应.