如何查找“鐵代謝”相關(guān)的基因？
鐵（iron）是人體必需的微量元素，存在于所有細(xì)胞中。除紅細(xì)胞生成外，鐵還參與各種生理和病理過程，例如氧氣運(yùn)輸和儲(chǔ)存、線粒體功能和免疫系統(tǒng)（Crielaard等，2017）。
鐵缺乏（iron deficiency）是一種常見的營養(yǎng)障礙（缺鐵性貧血），影響全球約1/3的人（Stoltzfus等，2001）。鐵缺乏將會(huì)影響細(xì)胞及組織的氧化還原功能，造成人體多方面的功能紊亂。
與正常細(xì)胞相比，許多腫瘤細(xì)胞依賴鐵元素加速生長(zhǎng)，因此更容易將鐵元素耗盡，這種現(xiàn)象叫做iron addiction（鐵上癮）。研究表明腫瘤細(xì)胞能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（transferrin receptor），鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ferroportin)和鐵蛋白（ferritin）的表達(dá)增加細(xì)胞內(nèi)鐵水平（圖1）。鐵代謝相關(guān)基因的異常調(diào)控將促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。鐵積累，鐵-催化的活性氧/氮和醛類能夠造成DNA鏈斷裂和腫瘤發(fā)生。鐵也參與各種細(xì)胞死亡，特別是鐵死亡（ferroptosis）。
圖1. 腫瘤細(xì)胞中鐵水平更高（入的多，出的少）
左側(cè)：正常細(xì)胞中鐵吸收基因Tf、TfR1、TfR2低表達(dá)，鐵外排基因FPN（ferroportin）和Hephaestin高表達(dá)。
右側(cè)：癌細(xì)胞中鐵吸收基因高表達(dá)，鐵外排基因低表達(dá)。
鐵代謝（iron metabolism），包括鐵的吸收（intake）、利用（utilize）和排出（efflux），具有非常重要的意義。鐵代謝相關(guān)研究也如火如荼，在pubmed中以“iron metabolism”為關(guān)鍵詞搜索，有4萬多篇文章。
那么，我們?nèi)绾螌ふ诣F代謝相關(guān)的基因呢？
方法1：查詢是否有鐵代謝數(shù)據(jù)庫
一般我們通過搜索引擎查詢，以關(guān)鍵詞“iron metabolism database”查詢發(fā)現(xiàn)目前還沒有專門的鐵代謝數(shù)據(jù)庫。
方法2：Genecards搜索
Genecards是一個(gè)非常全面的人類基因綜合數(shù)據(jù)庫，可以在上面查詢到人類基因相關(guān)的“任何”信息，包括別名，疾病，藥物，表達(dá)，功能，通路，抗體，細(xì)胞系，動(dòng)物模型等等。該網(wǎng)站整理了來自近200個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的信息，是小編經(jīng)常使用的一個(gè)網(wǎng)站。因此，我們首先想到的就是用genecards去搜索鐵代謝相關(guān)基因。通過關(guān)鍵詞“iron metabolism”檢索，找到約820個(gè)鐵代謝相關(guān)基因，登錄后導(dǎo)出即可。
圖2. Genecards檢索結(jié)果
方法3：MSigDB（GSEA官網(wǎng)）
GSEA官網(wǎng)也提供了大量人們已經(jīng)整理好的相關(guān)基因集。同樣，登錄后，以“iron AND metabolism”進(jìn)行搜索。獲得約6個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)集，這6個(gè)是否都是，需要點(diǎn)開具體基因集鏈接仔細(xì)查看。同時(shí)可以使用iron為關(guān)鍵詞進(jìn)行更廣泛的搜索。
圖3. GSEA檢索結(jié)果
方法4：檢索相關(guān)文獻(xiàn)
通過文獻(xiàn)檢索數(shù)據(jù)庫檢索獲得相關(guān)文獻(xiàn)，仔細(xì)閱讀文獻(xiàn)，可以精準(zhǔn)地找到鐵代謝相關(guān)基因。
我們通過文獻(xiàn)檢索找了約6篇文章，其中3篇文章中比較明確地提供了鐵代謝相關(guān)基因來源。在2021年9月份發(fā)表的文章《Identification of Iron Metabolism-Related Genes as Prognostic Indicators for Lower-Grade Glioma》中，作者通過GSEA網(wǎng)站查找了約16個(gè)基因集，連同2篇文獻(xiàn)，找到527個(gè)鐵代謝相關(guān)基因。
圖4. 527個(gè)鐵代謝相關(guān)基因來源
2022年7月份的文章《Hub Genes, Diagnostic Model, and Predicted Drugs Related to Iron Metabolism in Alzheimer's Disease》中作者利用同樣的方法，在GSEA網(wǎng)站查到了520個(gè)鐵代謝相關(guān)基因。
圖5. 520個(gè)鐵代謝相關(guān)基因來源
而在2022年10月份的文章《Iron metabolism-related genes reveal predictive value of acute coronary syndrome》中，作者同樣利用GSEA網(wǎng)站查到了約50個(gè)基因集，連同2篇文獻(xiàn)，找到了1239個(gè)鐵代謝相關(guān)基因。
圖6. 1239個(gè)鐵代謝相關(guān)基因來源
我們通過重復(fù)這3篇文章的方法，發(fā)現(xiàn)文章《Iron metabolism-related genes reveal predictive value of acute coronary syndrome》的GSEA檢索結(jié)果大概是直接使用iron作為關(guān)鍵詞檢索獲得的51個(gè)基因集，由于沒有經(jīng)過人工查看過濾，雖然基因個(gè)數(shù)最多，但是可靠性稍微差點(diǎn)。例如EHRLICH_ICF_SYNDROM_DN這個(gè)基因集，似乎就跟鐵代謝無關(guān)。
同時(shí)我們也找到了另一篇文獻(xiàn)《Iron metabolism gene expression and prognostic features of hepatocellular carcinoma》中的10個(gè)鐵代謝相關(guān)基因。
上述幾種方法中，若能找到專門的數(shù)據(jù)庫，則最好用數(shù)據(jù)庫的基因，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫是經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜掖罅块喿x文獻(xiàn)后收集的。在沒有專門數(shù)據(jù)庫的情況下，可以考慮后續(xù)3種方法。
綜合以上幾篇文獻(xiàn)，可以輕松獲得鐵代謝相關(guān)基因列表以進(jìn)行后續(xù)研究，比如，利用TCGA/GEO數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)研究鐵代謝相關(guān)基因在某某疾病中的診斷/預(yù)后價(jià)值。當(dāng)然以上提到的所有文章全都是這個(gè)模式。
留個(gè)作業(yè)，如何找小鼠的鐵代謝相關(guān)基因？
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