看题说话，施一公是一个带有传奇色彩的人物，想必小云也无需多言。想了解施一公的同学可以看看他的首部作品《自我突围》，咱们也自我突围一下。言归正传，小云今天为什么要提到施一公呢，因为一本期刊International Journal of Molecular Sciences。
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年7月份，施一公团队再这本期刊上发表了题为”Expression and Activity of the Transcription Factor CCAAT/Enhancer-Binding Protein β (C/EBPβ) Is Regulated by Specific Pulse-Modulated Radio Frequencies in Oligodendroglial Cells“的研究性论文。
International Journal of Molecular Sciences是MPDI旗下OA收费杂志，2023年公布的影响因子为5.6。有的宝子觉得在MDPI杂志发文低人一等，小云倒认为，完全没必要，在哪里发表论文不重要，只要你的研究成果得到大家的公认，能为推动人类的科学发展做一点点贡献，那就是有价值的！
简单介绍一下，International Journal of Molecular Sciences是生物化学和生物分子学领域一本期刊，发文量大（2022-2023年度发文15891篇）、国人友好（占比约20%左右），中科院2区，版面费较高（2900瑞士法郎），审稿速度很快（短则2周，长则2月；接收到发表仅需一周，最快2天），非常适合着急毕业或者有其他紧急需求的小伙伴。ps：有期刊选择困难症的宝子，扫码找小云，从生信分析到期刊推荐都能帮你一一搞定。小云这里还有好用的服务器可以让你事半功倍！抓紧扫码call我吧~
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接下来分享该杂志一篇近期发表的纯生信文章，双疾病联合单细胞和5种机器学习，怎么做的呢！
题目：破译心理压力、自噬和皮肤健康之间的遗传联系：生物信息学、单细胞分析和机器学习对银屑病和焦虑症的见解
审稿时间：25天
见刊时间：2天
研究背景
心理应激、皮肤免疫改变与自噬相关基因(ATGs)之间的关系目前尚不清楚。银屑病是一种病因不明的慢性皮肤炎症，以持续性和复发性为特征。免疫失调和情绪障碍被认为是重要的危险因素。新出现的临床证据提示，焦虑症、免疫系统激活增强和皮肤免疫改变之间可能存在关联，这为银屑病发病提供了一个新的视角。本研究旨在探讨银屑病与焦虑症共病的潜在共同生物学机制。
研究方法
银屑病和焦虑症数据来自GEO数据库。从公共数据库中获得3254个ATGs。将银屑病和焦虑症样本的差异表达基因(DEGs)与ATGs列表取交集，得到差异表达基因(DEGs)。使用5种机器学习算法筛选枢纽基因。采用ROC曲线评价其诊断效能。然后进行GSEA、免疫浸润分析和网络分析。Seurat和Monocle算法用于描述T细胞进化。利用Cellchat推断角质形成细胞与免疫细胞之间的信号通路。
主要结果
功能富集分析
从两个数据集中确定健康组和疾病组之间的差异表达基因(DEGs)。获共16个自噬相关DEGs。
在GSE13355数据集中，这组基因对T细胞成熟和分化相关的生物学过程产生负面影响，还与WNT信号通路、血管内皮生长因子信号通路等有关。此外，它还具有激活免疫识别相关通路的作用，同时抑制WNT信号通路和PPAR信号通路。
GSE98793 DEGs主要富集于大自噬、自噬和线粒体自噬的调节。该基因集有助于激活T细胞细胞因子的产生，同时抑制T细胞的成熟和分化。KEGG分析显示，这些DEGs参与激活免疫识别相关通路以及精氨酸和葡胺代谢相关通路。
枢纽基因筛选
基于16个候选基因通过五种机器学习算法中——Xgboosts（极限梯度提升）、BORUTA、SVM-RFE（支持向量机递归特征消除）、RF（随机森林）和LASSO（最小绝对收缩和选择算子），最终获得了四个枢纽基因：ARG1、CASP7、SLC7A5和YLPM1。
诊断模型构建
ROC结果显示，4个基因在训练数据集(GSE13355)和两个验证数据集中均具有较高的预测能力。
使用小提琴图展示了 GSE13355 数据集中四个特征基因的表达水平银屑病组中除 YLPM1 基因外的 hub 基因的基因表达升高。
不同疾病亚型模式的核心基因和免疫细胞浸润
利用核心基因，使用” ConsensusClusterPlus “方法对银屑病基因数据集进行无监督聚类，确定了亚型的最佳数量(表示为k = 3)。
箱形图显示了银屑病3种疾病亚型中4个核心基因的表达情况，以及3种疾病亚型前30位DEGs的热图。
不同疾病亚型模式的生物学特性
比较3种疾病亚型的生物学特性，并比较KEGG通路和生物学过程。结果表明，疾病亚型1激活免疫识别通路、细胞自噬和t细胞迁移，同时抑制正常皮肤发育和角化。
2型疾病亚型参与T细胞活性激活，抑制免疫识别通路和细胞自噬，抑制Th17 (T helper 17)细胞功能，诱导自身免疫，抑制正常皮肤发育和角化。
疾病亚型3在正常皮肤发育和角化中高度表达。它抑制免疫识别通路、细胞凋亡和t细胞迁移。
疾病亚型免疫浸润分析
Cibersortx确定了三种疾病亚型的免疫细胞浸润模式和不同特征。在疾病亚型1中，DC细胞(树突状细胞)、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的表达升高。2型疾病表现出浆细胞、巨噬细胞和静息肥大细胞的表达增加。疾病亚型3显示CD4(分化簇4)记忆激活T细胞和活化肥大细胞的表达增强。
此外，评估了浸润免疫细胞和关键基因表达之间的关系。结果显示，大多数免疫细胞和核心基因之间存在显著的负相关。
单细胞分析揭示细胞亚型
为了阐明皮损细胞的基因表达特征和变化，作者从GEO数据库中获得了GSE151177的单细胞RNA测序数据，其中包括13个人银屑病皮肤和5个健康志愿者皮肤的24,354个细胞，并利用R Seurat R软件包进行下游单细胞RNA测序数据分析。
来源于银屑病和正常组织的皮肤细胞可分为25个不同的簇。这些细胞簇主要由5种细胞类型组成，即角质形成细胞、树突状细胞、单核/巨噬细胞、T细胞/自然杀伤细胞和黑素细胞。
值得注意的是银屑病组织内T细胞丰度的统计学显著差异。因此，进一步扩展到在单细胞水平上探索这些关键枢纽基因在T细胞中的轨迹。
T细胞亚型分析
T细胞亚型分析进一步经过降维聚类、去除批效应、注释T细胞亚型等步骤，最终鉴定出NK细胞、Tregs、CD4+ T记忆细胞、CD8+ T细胞(细胞毒性T淋巴细胞)和初始T细胞。细胞比例检查结果显示，NK细胞和CD4+记忆T细胞明显降低，CD8+ T细胞和初始T细胞明显升高。
拟时序和轨迹分析
单细胞拟时序分析显示CASP7基因在T细胞发育的初始阶段表现出高表达，随后随着时间的推移逐渐下降。
SLC7A5基因在T细胞发育的早期阶段表达升高，随后下降，但有趣的是，它在细胞发育的后期阶段又重新出现显著表达。
ARG1和YLPM1基因在T细胞发育的晚期显著表达。
细胞通讯分析
对于疾病组内的细胞通讯分析，利用4个核心基因的表达水平通过AddModuleScore函数生成评分。
结果显示，角质形成细胞、DC细胞和T/NK细胞的hub基因表达升高。进一步的探索涉及提取T/NK细胞，形成基于中位表达水平的两组(“银屑病up_T”和“银屑病down_T”)，用于后续的细胞通信分析。这些发现揭示了角质形成细胞向DC细胞释放ANGPTL(血管生成素样)信号。DC细胞通过发送CD70 (cluster of differentiation 70)、CXCL (CXC motif chemokine ligand)、GALECTIN和MIF (Macrophage migration inhibitory factor)信号通路相互作用。“银屑病_up_T”组的T细胞只接受了MIF/GALECTIN信号通路信号，而“银屑病_down_T”组的T细胞接受了更多样的信号集，包括CD70、CXCL、GALECTIN和MIF信号通路。
文章小结
这篇文章确定了银屑病和焦虑症之间的潜在生物标志物，有望有助于预测疾病诊断和开发个性化治疗。作者巧妙的整合了双疾病，5种机器学习，单细胞测序数据等，虽然工作量比较大，但是用到的每一步分析都非常容易复现，小云读了10000篇生信文章，这篇的分析思路真的是拍断大腿！懂的亲们抓紧扫联系小云码复现吧！现在复现不耽误毕业哦~
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原文始发于微信公众号（云生信学生物信息学）：施一公院士团队投过的杂志！25天接收！2天见刊！双疾病+5种机器学习+单细胞，现在出一篇这样的纯生信，毕业肯定来得及！