Application of biclustering of gene expression data and gene set enrichment analysis methods to identify potentially disease causing nanomaterials
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: The presence of diverse types of nanomaterials (NMs) in commerce is growing at an exponential pace. As a result, human exposure to these materials in the environment is inevitable, necessitating the need for rapid and reliable toxicity testing methods to accurately assess the potential hazards associated with NMs. In this study, we applied biclustering and gene set enrichment analysis methods to derive essential features of altered lung transcriptome following exposure to NMs that are associated with lung-specific diseases. Several datasets from public microarray repositories describing pulmonary diseases in mouse models following exposure to a variety of substances were examined and functionally related biclusters of genes showing similar expression profiles were identified. The identified biclusters were then used to conduct a gene set enrichment analysis on pulmonary gene expression profiles derived from mice exposed to nano-titanium dioxide (nano-TiO2), carbon black (CB) or carbon nanotubes (CNTs) to determine the disease significance of these data-driven gene sets. RESULTS: Biclusters representing inflammation (chemokine activity), DNA binding, cell cycle, apoptosis, reactive oxygen species (ROS) and fibrosis processes were identified. All of the NM studies were significant with respect to the bicluster related to chemokine activity (DAVID; FDR p-value = 0.032). The bicluster related to pulmonary fibrosis was enriched in studies where toxicity induced by CNT and CB studies was investigated, suggesting the potential for these materials to induce lung fibrosis. The pro-fibrogenic potential of CNTs is well established. Although CB has not been shown to induce fibrosis, it induces stronger inflammatory, oxidative stress and DNA damage responses than nano-TiO2 particles. CONCLUSION: The results of the analysis correctly identified all NMs to be inflammogenic and only CB and CNTs as potentially fibrogenic. In addition to identifying several previously defined, functionally relevant gene sets, the present study also identified two novel genes sets: a gene set associated with pulmonary fibrosis and a gene set associated with ROS, underlining the advantage of using a data-driven approach to identify novel, functionally related gene sets. The results can be used in future gene set enrichment analysis studies involving NMs or as features for clustering and classifying NMs of diverse properties.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,006 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».