THP-1巨噬细胞在伤寒沙门氏菌感染过程中的代谢和转录组学时间序列分析

一、背景：

伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica）是引起伤寒的病原体，伤寒在许多发展中国家仍然是一个严重的公共卫生问题。THP-1 巨噬细胞是一种源自人单核细胞的细胞系，常用于研究巨噬细胞对细菌感染的反应。通过代谢组学和转录组学的时间序列分析，可以深入了解宿主细胞在感染过程中的代谢和基因表达动态变化。

二、研究问题：

代谢组学：

1. 在伤寒沙门氏菌感染的不同时间点，THP-1 巨噬细胞的代谢物丰度如何变化？
2. 哪些代谢通路在感染过程中发生了显著变化？

转录组学：

1. THP-1 巨噬细胞在感染伤寒沙门氏菌后的基因表达如何随时间变化？
2. 在感染过程中，哪些生物过程和通路的基因表达发生了显著变化？

三、研究目标：

1. 描绘 THP-1 巨噬细胞在伤寒沙门氏菌感染后 0 小时、2 小时、4 小时、8 小时和 24 小时的代谢和转录组学动态变化。
2. 鉴定在感染过程中显著变化的关键代谢物、基因和通路。
3. 阐明宿主细胞在应对伤寒沙门氏菌感染时，代谢和基因表达变化的时间关系。

四、研究计划：

1. 数据预处理：

对代谢组学和转录组学数据进行质量控制、标准化和缺失值处理，以确保数据的可靠性和可比性。

1. 统计分析：

2.1 时间序列分析：

应用时间序列统计方法识别在感染过程中显著变化的代谢物和基因。

使用聚类分析将具有相似时间表达模式的代谢物和基因分组。

2.2 差异分析：

在每个时间点与 0 小时对照组进行比较，确定显著变化的代谢物和基因。

1. 通路和功能富集分析：

将显著变化的代谢物映射到代谢通路，识别受影响的生化途径。

进行基因集富集分析，确定在感染过程中差异表达基因所涉及的生物过程和通路。

1. 代谢组学和转录组学数据整合：

关联代谢物和基因表达的时间变化模式，识别潜在的调控关系。

利用整合分析工具（如多组学数据整合方法）结合代谢组学和转录组学数据，提供宿主反应的全面视图。

1. 结果验证和解读：

可考虑使用实验方法验证关键发现。

结合已知的宿主-病原体相互作用和巨噬细胞生物学，对结果进行生物学意义的解读。

1. 报告撰写：

总结研究发现，包括代谢和基因表达变化的时间动态和通路变化的可视化结果。

讨论结果对理解宿主对伤寒沙门氏菌感染反应的意义，以及潜在的治疗靶点。