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Biooptimatics studies to further substantiate a liaison between Flaviviridae infections and ParkinsonĀ“s disease
NarvƔez Bandera, Isis Y.
NarvƔez Bandera, Isis Y.
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Abstract
The theory of a viral etiology for Parkinson's disease (PD) has gained growing evidence over the past decade. This work presents an optimization-based meta-analysis to investigate whether Flaviviridae infections, such as Dengue Virus (DV) and Hepatitis C Virus (HCV), are risk factors for PD. To this end, 25 publicly available case-control studies for DV, HCV, and PD were analyzed. To handle this amount of data, it was first necessary to code, automate and enhance the capabilities of the BioOptimatics methods previously proposed by our research group. The optimization-base methods include Multiple criteria optimization (MCO), which selects genes with the largest expression changes, and the Minimum Spanning Tree (MST), which proposes a maximum correlated structure. Therefore, the present work describes the development of an open-source tool in RStudio to enable: (1) individual analysis of single datasets, (2) analysis by sex, and (3) meta-analysis with up to five datasets. The capabilities afforded by the code include license-free portability and the possibility to conduct analyses via modest computer hardware, such as personal laptops. The tool provides affordable, repeatable, and objective detection of differentially expressed genes and potential signaling pathways from microarrays and RNA-sequence datasets. Making use of these advantages, this study identified over 17 genes (IFI27, CFD, ARHGDIB, CSTA, UBA52, RPL9, HBD, RPL39, MMP9, TUBB2A, RPS16, RPS11, RPL18, SLC4A1, RPL30, CD52, and FAU) that could be important in developing PD after DV infection, and over 19 genes (MT1H, MYOM2, RPL18, S100A12, IFIT1, KRT23, GPX3, SRGN, PGK1, SLC30A2, SAA1, SERPI1, FOS, GRN, LYZ, CEBPD, EPB41L3, GSTM1, and CXCL1) that could be a link between HCV and PD. Finally, we propose several possible pathways involving ubiquitination, inflammation, and neurodegeneration that could be crucial in developing PD after DV or HCV infection. Further examination of the link between flavivirus infection and PD is warranted.
La teorĆa de una etiologĆa viral para la enfermedad de Parkinson (EP) ha ganado evidencia creciente durante la Ćŗltima dĆ©cada. Este trabajo presenta un metanĆ”lisis basado en la optimizaciĆ³n para investigar si las infecciones por Flaviviridae, como el virus del dengue (DV) y el virus de la hepatitis C (HCV), son factores de riesgo para la enfermedad de Parkinson. Con este fin, se analizaron 25 estudios de casos-controles disponibles pĆŗblicamente para DV, HCV y EP. Para manejar esta cantidad de datos, primero fue necesario codificar, automatizar y mejorar las capacidades de los mĆ©todos de BioOptimatics propuestos previamente por nuestro grupo de investigaciĆ³n. Los mĆ©todos basados en la optimizaciĆ³n incluyen la optimizaciĆ³n de criterios mĆŗltiples (MCO), que selecciona los genes con grandes cambios de expresiĆ³n, y el Ć”rbol de expansiĆ³n mĆnimo (MST), que propone una estructura correlacionada mĆ”xima. Por lo tanto, el presente trabajo describe el desarrollo de una herramienta de cĆ³digo abierto en RStudio para permitir: (1) anĆ”lisis individual de conjuntos de datos, (2) anĆ”lisis por sexo y (3) metanĆ”lisis con hasta cinco conjuntos de datos. Las capacidades que ofrece el cĆ³digo incluyen la portabilidad sin licencia y la posibilidad de realizar anĆ”lisis a travĆ©s de hardware de computadora modesto, como computadoras portĆ”tiles personales. La herramienta proporciona una detecciĆ³n asequible, repetible y objetiva de genes expresados diferencialmente y posibles vĆas de seƱalizaciĆ³n a partir de microarreglos y conjuntos de datos de secuencias de ARN. Haciendo uso de estas ventajas, este estudio identificĆ³ mĆ”s de 17 genes (IFI27, CFD, ARHGDIB, CSTA, UBA52, RPL9, HBD, RPL39, MMP9, TUBB2A, RPS16, RPS11, RPL18, SLC4A1, RPL30, CD52, y FAU) que podrĆan ser importante en el desarrollo de EP despuĆ©s de la infecciĆ³n por DV, y mĆ”s de 19 genes (MT1H, MYOM2, RPL18, S100A12, IFIT1, KRT23, GPX3, SRGN, PGK1, SLC30A2, SAA1, SERPI1, FOS, GRN, LYZ, CEBPD, EPB41L3, GSTM1, y CXCL1) que podrĆa ser un vĆnculo entre el HCV y la EP. Finalmente, proponemos varias vĆas posibles que involucran la ubiquitinaciĆ³n, la inflamaciĆ³n y la neurodegeneraciĆ³n que podrĆan ser cruciales en el desarrollo de la EP despuĆ©s de la infecciĆ³n por DV o HCV. Se justifica un examen mĆ”s detallado del vĆnculo entre la infecciĆ³n por flavivirus y la EP.
La teorĆa de una etiologĆa viral para la enfermedad de Parkinson (EP) ha ganado evidencia creciente durante la Ćŗltima dĆ©cada. Este trabajo presenta un metanĆ”lisis basado en la optimizaciĆ³n para investigar si las infecciones por Flaviviridae, como el virus del dengue (DV) y el virus de la hepatitis C (HCV), son factores de riesgo para la enfermedad de Parkinson. Con este fin, se analizaron 25 estudios de casos-controles disponibles pĆŗblicamente para DV, HCV y EP. Para manejar esta cantidad de datos, primero fue necesario codificar, automatizar y mejorar las capacidades de los mĆ©todos de BioOptimatics propuestos previamente por nuestro grupo de investigaciĆ³n. Los mĆ©todos basados en la optimizaciĆ³n incluyen la optimizaciĆ³n de criterios mĆŗltiples (MCO), que selecciona los genes con grandes cambios de expresiĆ³n, y el Ć”rbol de expansiĆ³n mĆnimo (MST), que propone una estructura correlacionada mĆ”xima. Por lo tanto, el presente trabajo describe el desarrollo de una herramienta de cĆ³digo abierto en RStudio para permitir: (1) anĆ”lisis individual de conjuntos de datos, (2) anĆ”lisis por sexo y (3) metanĆ”lisis con hasta cinco conjuntos de datos. Las capacidades que ofrece el cĆ³digo incluyen la portabilidad sin licencia y la posibilidad de realizar anĆ”lisis a travĆ©s de hardware de computadora modesto, como computadoras portĆ”tiles personales. La herramienta proporciona una detecciĆ³n asequible, repetible y objetiva de genes expresados diferencialmente y posibles vĆas de seƱalizaciĆ³n a partir de microarreglos y conjuntos de datos de secuencias de ARN. Haciendo uso de estas ventajas, este estudio identificĆ³ mĆ”s de 17 genes (IFI27, CFD, ARHGDIB, CSTA, UBA52, RPL9, HBD, RPL39, MMP9, TUBB2A, RPS16, RPS11, RPL18, SLC4A1, RPL30, CD52, y FAU) que podrĆan ser importante en el desarrollo de EP despuĆ©s de la infecciĆ³n por DV, y mĆ”s de 19 genes (MT1H, MYOM2, RPL18, S100A12, IFIT1, KRT23, GPX3, SRGN, PGK1, SLC30A2, SAA1, SERPI1, FOS, GRN, LYZ, CEBPD, EPB41L3, GSTM1, y CXCL1) que podrĆa ser un vĆnculo entre el HCV y la EP. Finalmente, proponemos varias vĆas posibles que involucran la ubiquitinaciĆ³n, la inflamaciĆ³n y la neurodegeneraciĆ³n que podrĆan ser cruciales en el desarrollo de la EP despuĆ©s de la infecciĆ³n por DV o HCV. Se justifica un examen mĆ”s detallado del vĆnculo entre la infecciĆ³n por flavivirus y la EP.
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Date
2022-12-13
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Keywords
BioOptimatics, Meta-analysis, Parkinson's disease, Dengue, Hepatitis C