Hong Bang International University Journal of Science ISSN: 2615-9686
277
Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng – Số Đặc biệt: Hội nghị Khoa học Tuổi trẻ Lần thứ 1 - 5/2024
DOI: https://doi.org/10.59294/HIUJS.KHTT.2024.032
DẤU ẤN GEN CỦA LICHEN PHẲNG MIỆNG QUA PHÂN TÍCH DỮ LIỆU PHIÊN MÃ
Võ Thị Duy Phúc1, và Choi Youngnim2
1Trường Đại hc Quốc tế Hồng Bàng,
2Đại hc Quốc gia Seoul
TÓM TẮT
Lichen phẳng miệng (LPM) là mt trong những bệnh lý niêm mạc miệng ph biến nht, nhưng vẫn
chưa có cách chữa. Nghiên cu này nhằm hiểu rõ hơn về du n gen trong sinh bệnh hc LPM thông
qua phân tích các b dữ liệu phiên mã có sẵn trong cơ sở dữ liệu công cng. Hai tập dữ liệu phiên
mã được tải xuống và phân tích theo hai hướng: toàn b hoặc mt phn dữ liệu sau khi loại bỏ các
ngoại lai. Các gen biểu hiện khác biệt (DEG) tăng điều hoà trong b dữ liệu biểu mô LPM so với
người khỏe mạnh về phát triển biểu bì, biệt hóa tế bào sừng, sừng hóa, phản ng với nhiễm khuẩn và
phản ng miễn dch bẩm sinh. Ngược lại, DEG tăng điều hoà trong b dữ liệu ca toàn b lớp niêm
mạc LPM ch yếu phản ánh hoá ng đng ca tế bào miễn dch và phản ng viêm/miễn dch. 43
DEG trng lặp trong hai tập dữ liệu được xác đnh sau khi loại bỏ các ngoại lai khỏi mỗi tập dữ liệu.
Các DEG chung liên quan đến tăng sừng, lành thương, khiếm khuyết hàng rào biểu mô và phản ng
với nhiễm khuẩn. Tóm lại, chúng tôi xác đnh được các du n gen liên quan đến sự tăng sừng, lành
thương, khiếm khuyết hàng rào biểu mô và phản ng với nhiễm trng trong LPM.
Từ khóa: lichen phẳng miệng, dữ liệu phiên mã, khiếm khuyết hàng rào biểu mô, nhiễm trng
GENE SIGNATURES IN ORAL LICHEN PLANUS BY TRANSCRIPTOMIC
DATA ANALYSIS
Vo Thi Duy Phuc and Choi Youngnim
ABSTRACT
Oral lichen planus (OLP) is one of the most common oral mucosal diseases, but there is still no cure.
This study aimed to investigate the gene signatures of OLP through analysis of transcriptomic
datasets available in public databases. Two transcriptomic datasets were downloaded and analyzed
in two ways: the entire set or subset of data after removing outliers. Differentially expressed genes
(DEGs) upregulated in OLP epithelial dataset compared to healthy individuals involved in
keratinocyte differentiation, keratinization, epidermal development, response to infection, and innate
immune response. In contrast, the upregulated DEGs in the dataset of the OLP mucosa mainly
reflected immune cell chemotaxis and inflammatory/immune responses. 43 overlapping DEGs in the
two datasets were identified after removing outliers from each dataset. Common DEGs were involved
in hyperkeratosis, wound healing, barrier defects, and response to infection. In summary, we
identified gene signatures associated with hyperkeratosis, wound healing, epithelial barrier defects,
and response to infection in OLP.
Keywords: oral lichen planus, transcriptomic data, barrier dysfunction, iìnection
1. GIỚI THIỆU
Lichen phẳng miệng (LPM), mt biến th của bệnh lichen phẳng, là bệnh viêm mn tnh qua trung
gian tế bào T vi nguyên nhân chưa rõ. Tỷ lệ lưu hành toàn cu ưc tnh của LPM trong dân số tng
Tác giả liên hệ: TS. Võ Th Duy Phúc, Email: phucvtd@hiu.vn
(Ngày nhận bài: 20/03/2024; Ngày nhận bản sửa: 15/04/2024; Ngày duyệt đăng: 24/04/2024)
ISSN: 2615-9686 Hong Bang International University Journal of Science
278
Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng – Số Đặc biệt: Hội nghị Khoa học Tuổi trẻ Lần thứ 1 - 5/2024
quát là 1101%, dao đng t 0.47% đến 1.74% vi sự khác biệt v đa l. LPM thường gặp hơn đ
tui trên 40, vi tỷ lệ nữ chiếm ưu thế là 1.5:1. Ngoài ra, LPM được T chức Y tế Thế gii đnh nghĩa
là mt rối lon c nguy cơ ác tnh miệng, vi tỷ lệ hoá ác là 2.28%. Sang thương LPM được phân
thành sáu dng trên lâm sàng, gồm dng lưi, dng nhú, dng mảng, dng teo đỏ, dng lot, và dng
bóng nưc. LPM thường hiện diện  niêm mc má, lưỡi và nưu [1]. Đặc đim mô hc của LPM bao
gồm dày sng, thâm nhiễm tế bào lympho dng dải và thoái ha lỏng lp tế bào đáy. Đặc biệt, thoái
ha lỏng phản ánh sự lo ha của các tế bào đáy b tn thương và giống vi sự thay đi chuyn tiếp
biu mô-trung mô đin hnh, do đ, c th liên quan đến sự biến đi ác tnh của LPM [2].
Mặc d mt số tác nhân tim tàng bao gồm yếu tố di truyn và tâm l, thuốc điu tr toàn thân, chấn
thương và nhiễm trng được đ xuất, nhưng sinh bệnh hc của LPM vẫn cn mơ hồ. Baek và cng
sự trưc đây đ đ xuất mt vng tròn lun qun của rối lon chức năng hàng rào biu mô và nhiễm
trng ni bào của các tế bào đáy biu mô như là mt mô hnh tim năng cho quá trnh sinh bệnh của
LPM [3]. Thay đi biu hiện của mt số yếu tố liên quan đến sự biệt ha biu mô và chức năng hàng
rào bảo vệ trong LPM, cng như gợi  tnh trng nhiễm khun đ được báo cáo trưc đây [4]. Trong
số các cytokine liên quan đến phản ứng viêm được phát hiện trong các tn thương LPM, yếu tố hoi
tử khối u (TNFα), interferon-γ (IFN-γ) và interleukin 1-β (IL-1β) phá huỷ các mối nối biu mô của
hàng rào bảo vệ, nhưng interleukin-17 (IL-17) duy tr tnh toàn vẹn của hàng rào này thông qua sự
điu ha của protein occludin của mối nối [5].
Ngược li, vi các nghiên cứu ch kim tra mt vài thành phn phân tử riêng lẽ, việc lập hồ sơ phiên
m cung cấp mt bức tranh tng th v cơ s phân tử của mt bệnh. Cho đến nay, c 5 nhm đ báo
cáo các gen biu hiện khác biệt (DEG) liên quan đến LPM vi kết quả khác nhau thông qua việc phân
tch phiên m [6–10]. Tuy nhiên, mỗi nhm c mục tiêu khác nhau và ch báo cáo mt số DEG mà
h quan tâm. Nhm hiu sâu hơn v vai tr của rối lon chức năng hàng rào biu mô và nhiễm trng
trong sinh bệnh hc LPM, chúng tôi tiến hành phân tch hai tập dữ liệu phiên m c sẵn trong cơ s
dữ liệu công cng và xác đnh các DEG liên quan đến sự biệt ha tế bào sng bất thường và sự nhiễm
trùng.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1 Biểu hiện gen của dữ liệu phiên mã
Trong số năm nghiên cứu trưc đ, hai tập dữ liệu phiên m được gửi vào cơ s dữ liệu công cng là
GSE52130 [7] và GSE38616 [8] được đưa vào nghiên cứu hiện ti. Các tập dữ liệu được tải xuống
t kho lưu trữ công cng Gene Expression Omnibus (GEO) của Trung tâm thông tin công nghệ sinh
hc quốc gia (National Center of Biotechnology Information, NCBI, www.ncbi.nlm.nih.gov/geo).
Tập dữ liệu GSE52130 chứa bảy mẫu biu mô LPM và bảy mẫu khỏe mnh dựa trên nn tảng
GPL10558 (Illumina HumanHT-12 V4.0 expression BeadChip), trong khi tập dữ liệu GSE38616 dựa
trên nn tảng GPL6244 (Affymetrix Human Gene 1.0 ST Array) và bao gồm 7 mẫu niêm mc LPM
và 7 mẫu niêm mc khỏe mnh.
2.2 Phân tích gen biểu hiện khác biệt (differentially expressed gene, DEG)
Phn mm R (phiên bản 3.5.1) (http://www.r-project.org/) vi gi Bioconductor (phiên bản 3.8) được
sử dụng đ thực hiện tin xử l dữ liệu, tinh sch trnh tự đc, ánh x trnh tự đc lên hệ gen tham
chiếu và ưc tnh biu hiện. Kim đnh T-test được sử dụng đ xác đnh DEG giữa các mẫu LPM và
mẫu đối chứng khỏe mnh. Giá tr p < 0.05 và |đ sai khác| ≥ 2 được chn làm tiêu ch gii hn đ
sàng lc DEG. Phương pháp Benjamini-Hochberg được sử dụng đ tnh toán giá tr p được điu chnh
theo tham số đ tin cậy FDR (False discovery rate) đ báo cáo giá tr q. Giá tr q < 0.05 được xem là
c nghĩa thống kê. Bản đồ nhiệt (heatmap) của các DEG kèm phân cụm thứ bậc được to bng gi
hclust stats trên R (http://stat.ethz.ch/R-manual/R-patched/library/stats/html/hclust. html) và biu đồ
phân tch thành phn chnh (Principal components analysis, PCA) được to bng gi FactoMineR
(http://factominer.free.fr) và rgl (http://r-forge.r-project.org/projects/rgl/) trên R.
Hong Bang International University Journal of Science ISSN: 2615-9686
279
Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng – Số Đặc biệt: Hội nghị Khoa học Tuổi trẻ Lần thứ 1 - 5/2024
2.3. Phân tích Gene Onology (GO)
Phn mm trực tuyến Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery (DAVID;
phiên bản 6.8; http://david.abcc.ncifcrf.gov) được sử dụng đ phân tch các quá trnh sinh hc chức
năng cho tất cả các b dữ liệu DEG dựa trên trên cơ s dữ liệu GO (http://www.geneontology.org/).
Giá tr p < 0.05 và số gen liên quan ≥ 4 được chn làm tiêu ch gii hn đ sàng lc.
2.4. Phương pháp thống kê
Kim đnh T-test được sử dụng đ xác đnh các DEG giữa các mẫu LPM và mẫu đối chứng khỏe
mnh. Kim đnh T-test và Benjamin-Hochberg được thực hiện trên R. Mức nghĩa được đặt p
hoặc q < 0,05.
3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả phân tích các DEG trong mỗi bộ dữ liệu và các DEG trng lặp giữa các tập dữ liệu
V phân tch hệ phiên m thường thực hiện trên cỡ mẫu nhỏ nên chúng tôi đ tự hỏi liệu c DEG
chung nào giữa hai tập dữ liệu nghiên cứu đc lập GSE52130 và GSE38616 c sẵn trong cơ s dữ
liệu NCBI GEO.
Trong tập dữ liệu GSE52130, tng cng c 200 DEG (137 tăng và 63 giảm) được xác đnh khi so
sánh biu mô t bảy bệnh nhân LPM và bảy đối tượng khỏe mnh vi tiêu ch p < 0,05, |đ sai khác|
≥ 2 và q < 0,05. Loi bỏ các dữ liệu ngoi lai là mt phương pháp ph biến đ tăng cường đ mnh
của việc phát hiện các DEG. Áp dụng phương pháp phân tch cụm (cluster analysis) hệ phiên m của
14 mẫu này, chúng tôi thấy ba mẫu LPM và mt mẫu chứng không phân cụm vi các mẫu khác trong
mỗi nhm tương ứng (Hnh 1a và 1b). Sau khi loi bỏ bốn mẫu ngoi lai này, các mẫu LPM và mẫu
khỏe mnh phân cụm thành hai nhm riêng biệt trong biu đồ phân tch thành phn chnh (PCA)
(Hnh 1c). T phân tch nhm này, chúng tôi thu được 444 DEG (257 tăng và 187 giảm).
Tập dữ liệu GSE38616 thu được 33 DEG (22 tăng và 11 giảm) khi so sánh bảy mẫu niêm mc LPM
và bảy mẫu niêm mc khỏe mnh vi tiêu ch p < 0,05 và |đ sai khác| ≥ 2, nhưng không c gen nào
thoả q < 0.05. Phân tch cụm của hệ phiên m này ch ra hai mẫu LPM và ba mẫu khỏe mnh không
phân cụm vi các mẫu khác trong mỗi nhm tương ứng (Hnh 1d và 1e). Phân tích nhóm sau loi tr
năm mẫu ngoi lai (Hnh 1f) thu được 348 DEG (294 tăng và 54 giảm) vi tiêu ch p < 0,05, |đ sai
khác| ≥ 2 và q < 0.05.
ISSN: 2615-9686 Hong Bang International University Journal of Science
280
Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng – Số Đặc biệt: Hội nghị Khoa học Tuổi trẻ Lần thứ 1 - 5/2024
Hình 1. Phân tch gen biu hiện khác biệt (DEG) của hai tập dữ liệu GSE52130 và GSE38616. (a-c)
Tập GSE52130 của biu mô và (d-f) tập GSE38616 của niêm mc. (a, d) Bản đồ nhiệt của DEG kết
hợp vi phân cụm thứ bậc. Sự thay đi màu t nâu sang xanh tượng trưng cho sự thay đi t tăng
điu ha sang giảm điu ha. Hnh vuông đen đánh dấu các dữ liệu ngoi lai b loi bỏ trong các tập
dữ liệu mt phn. (b, c, e, f) Biu đồ phân tch thành phn chnh của tập dữ liệu toàn b (b, e) và
mt phn (c, f). (g, h) Biu đồ minh ha số lượng DEG trong hai tập dữ liệu toàn b (g) và mt
phn (h). Vng trn đen đi diện cho tập dữ liệu GSE52130 và vng trn màu xám đi diện cho tập
dữ liệu GSE38616. Giao đim của 2 vng trn biu th các DEG chung giữa hai tập dữ liệu
Đ xác đnh các DEG chung của hai tập dữ liệu, danh sách các DEG được so sánh vi nhau. Khi so
sánh các DEG của toàn b tập dữ liệu của lp biu mô vi toàn b tập dữ liệu của lp niêm mc, ch
mt DEG chung được tm thấy (Hnh 1g): KLK12, mt gen m ha cho serine protease tham gia vào
quá trnh to mch, được tăng điu hoà gấp 4.2 ln  biu mô (p = 0.001, q = 0.018) và gấp 2.6 ln
niêm mc của bệnh nhân LPM (p = 0.028, q = 0.43). Khi so sánh các DEG của 2 tập dữ liệu lp biu
mô và lp niêm mc sau khi loi tr các dữ liệu ngoi lai, 43 DEG chung (23 tăng và 20 giảm) được
xác đnh (Hnh 1h). Không c mt DEG chung nào tăng điu hoà trong tập dữ liệu này mà giảm điu
hoà trong tập khác. Các DEG chung tăng điu hoà nhiu nhất (đ sai khác > 10) bao gồm LCE3E,
KRT17, TMEM45A và IL-36G, tương ứng m ha cho late cornified envelope protein 3E, keratin 17,
protein xuyên màng 45A và interleukin-36 gamma (IL-36γ, cn được gi là IL-1F9).
Những thay đi trong hồ sơ phiên m được phát hiện bng phân tích cụm có th là do sự khác biệt v
các dng sang thương trên lâm sàng của LPM, thành phn của các tế bào miễn dch thâm nhiễm hoặc
chất lượng của RNA. Các DEG chung trong hai tập dữ liện mt phn của cả biu mô và niêm mc có
th phản ánh những thay đi thực sự xảy ra trong lp biu mô của LPM trong các trường hợp đin
hình. Trong số 43 DEG chung, tăng biu hiện của LCE3E và TMEM45A c liên quan đến quá trình
sng hóa biu b, và tăng điu hòa IL36G, TNC, TGFBI và KRT17 đ được tìm thấy niêm mc
miệng hoặc da b tn thương [11]. Giảm điu hoà FRAS1 và BCL11A c liên quan đến các khiếm
khuyết hàng rào biu mô. Protein FRAS1 là mt trong ba loi protein liên quan đến hi chứng Fraser,
to phức hợp protein n đnh tương hỗ màng đáy và neo màng đáy vào phn trung mô bên dưi. Sự
thiếu hụt hoặc đt biến gen này dẫn đến sự hnh thành bng nưc [12], do đ, sự giảm điu hoà
FRAS1 có th phản ánh sự tách rời của biu mô khỏi lp đệm thường xảy ra trong LPM. BCL11A là
yếu tố phiên m điu hòa quá trình chuyn ha lipid và giai đon cuối trong biệt hóa tế bào sng và
quan trng đối vi hàng rào thấm qua da [13]. Việc giảm điu hoà BCL11A có th dẫn đến khiếm
khuyết v hàng rào thm thấu, biu hiện bng tình trng tăng sng biu mô quan sát được trong LPM.
Do đ, dấu ấn gen trong hai b dữ liệu LPM gợi ý những thương tn mãn tính và rối lon chức năng
hàng rào biu mô.
3.2. Kết quả phân tích GO
Đ tìm các quá trnh sinh hc chức năng trong LPM, các phân tch phong phú hoá (enrichment
analysis) được thực hiện bng DAVID. Các DEG tăng điu ha của toàn b và mt phn của tập dữ
Hong Bang International University Journal of Science ISSN: 2615-9686
281
Tạp chí Khoa học Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng – Số Đặc biệt: Hội nghị Khoa học Tuổi trẻ Lần thứ 1 - 5/2024
liệu của biu mô được tăng cường đáng k v các quá trnh phát trin biu b, biệt ha tế bào sng,
sng ha, sư lành thương, phản ứng vi nhiễm khun và phản ứng miễn dch bm sinh. Các quá trình
sinh hc này phản ánh sự bất thường hàng rào biu mô như tnh trng tăng sng quan sát được trên
sang thương LPM và khả năng nhiễm khun. Trong khi đ, các DEG giảm điu ha chủ yếu liên quan
đến quá trnh oxy ha-khử và phản ứng vi mt số ion (Hnh 2a và 2b). Mặt khác, các DEG tăng điu
hoà của toàn b và mt phn dữ liệu của tập niêm mc chủ yếu tăng lên  các quá trnh ha ứng đng
của các tế bào miễn dch, biệt hoá các tế bào miễn dch, các phản ứng viêm, phản ứng miễn dch bm
sinh và mắc phải của các tế bào thâm nhiễm trong mô. Các quá trnh sinh hc  tập dữ liệu mt phn
của niêm mc cng được phong phú hoá v các phản ứng vi lipopolysaccharide (LPS) và trnh diện
kháng nguyên thông qua phức hợp tương thch mô chính (MHC) lp II (Hnh 2c và 2d), cng như
các quá trnh v lành thương và phản ứng vi vết thương. Các quá trnh sinh hc này cng nhấn mnh
khả năng nhiễm khun tim n trong LPM, và gợi  rng quá trnh lành thương đang diễn ra ti đây.