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全转录组芯片在疾病lncRNA表达谱分析中的应用案例

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年4月25日 来源:生物通

摘要:

  lncRNA已证实在对表达具调节调控作用,因此lncRNA在疾病机制上的潜在作用,已经成为继基因组变异之外的新研究热点。Affymetrix HTA 2.0全转录组芯片在lncRNA表达谱分析中也能发挥重要作用。

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长链非编码RNA-BHLHE40-AS1,侵入性乳腺癌分子标志物 2015,Cancer Research 8.556 
The long noncoding RNA BHLHE40-AS1 as a functional biomarker of invasive breast cancer

过去30年来,越来越多地强调乳腺癌筛查,导致癌前癌原位癌(DCIS)的诊断急剧增加。不幸的是,晚期侵入性和转移性疾病的诊断没有成比例地下降,这提示了过度诊断和过度治疗无害的DCIS。由于缺乏生物标志物,DCIS病变的异质性和对侵入性进展机制的了解不足,目前尚无临床相关的“预测哪些DCIS病变将进入侵入性癌症”的方法。因此,所有的DCIS患者都经历了积极的治疗方案以预防疾病进展。因此,迫切需要确定驱动乳腺癌进展的基本机制,以更好地告知患者治疗方案,并提名治疗侵袭性疾病的新型治疗切入点。

最近,长的非编码RNA(lncRNA)已经作为表观遗传状态和基因表达的关键调节剂而受到关注。虽然lncRNA的研究还处于起步阶段,但它们作为发展和肿瘤发生的关键调节因子已被发现,因此它们是乳腺癌进展的潜在驱动因素的丰富来源。我们设想lncRNAs可能在功能上驱动乳腺癌浸润,其表达可能可以用于区分无害和潜在侵入性DCIS。

通过对一连串DCIS和浸润性乳腺癌病变的妇女的活组织检查,我们确定了一组在侵入性活检样品中集中的长非编码RNA(lncRNA)的队列。从这个队列中我们已经确定了lncRNA BHLHE40-AS1在乳腺癌进展系列中逐步增加,从正常的,未转化的细胞升高到高侵袭性疾病。初步证据表明,BHLHE40-AS1表达调节体外侵袭潜能。使用GeneChip®人体转录组2.0阵列(HTA),我们已经确定了以前与驱动乳腺癌侵袭相关的几个靶标,可能受到BHLHE40-AS1的调控。未来发展方向将着重于确定BHLHE40-AS1表达对原位异种移植模型中肿瘤细胞侵袭的影响,机械阐述其功能,并确定BHLHE40-AS1作为侵袭性乳腺癌临床相关生物标志物的效用。

子宫腺肌症中在位内膜异常表达的长非编码RNA研究 2016,European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology 影响因子9.826 
Aberrantly expressed long noncoding RNAs in the eutopic endometria of patients with uterine adenomyosis 
子宫腺肌症是一种常见的妇科疾病。子宫内膜异位症的改变可能在子宫腺肌症的发病机制中起重要作用。长非编码RNA(lncRNA)代表基因表达的关键调节因子。我们的目标是在全基因组范围内鉴别子宫内膜异位症患者的特应性子宫内膜中识别差异表达长的非编码RNA和信使RNA(mRNA)。

方法 通过Affymetrix Human Transcriptome Array 2.0检测子宫腺肌症患者和正常对照组患者的子宫内膜中lncRNAs和mRNA的表达水平。进行生物信息学分析进一步调查。随机选择三个上调和三个下调的lncRNA进行定量实时聚合酶链反应验证。

结果 在子宫腺肌症患者的特应性子宫内膜中共有165个lncRNA和612个mRNA异常表达。通路分析表明,40条通路对应于上调的转录物,39条通路对应于下调的转录物。通过比较共表达网络之间的差异,可以产生可能在子宫腺肌症发病机制中发挥作用的基因列表。六种选择的lncRNA的表达通过定量实时聚合酶链反应验证。

结论 这项研究首次显示,在具有子宫腺肌症的妇女中,lncRNA表达谱发生改变,为进一步机械研究提供了新的生物学基础。

结直肠腺瘤-癌序列中长链非编码RNA的表达研究 2016,Cancer Research 影响因子8.556 
Key tumor growth controlling long non-coding RNA (lncRNA) expression alterations in the colorectal adenoma-carcinoma sequence

背景:长的非编码RNA可能在结肠直肠癌(CRC)发展中起作用,然而,结直肠腺瘤-癌症发展进程(C-ACS)中的lncRNA表达谱及其与复杂表观遗传调控系统的关系仍然不完整。

目的:我们在全基因组lncRNA表达谱范围内针对C-ACS的上下游表观遗传学分析,以探索异常表达的lncRNA的潜在机制和后果。

材料与方法:用Human Transcriptome Array(HTC)2.0(Affymetrix)对60例结肠活检标本(20例CRC,20例腺瘤,20例正常)分析其lncRNA表达水平。使用Expression Console和Transcriptome Analysis Console进行数据分析。通过HGU133 Plus 2.0阵列数据和qRT-PCR验证了一些候选目标的表达。通过甲基捕获测序研究了lncRNA启动子区的DNA甲基化状态。使用miRCODE算法预测lncRNA的miRNA靶标,并使用GeneChip miRNA 3.0 Array分析miRNA表达。基于上述全基因组表达阵列来评价在相应的调控网络中mRNA表达变化。

结果:根据HTA结果,分析全基因组水平的40.914非编码转录本,腺癌12个lncRNA(如CCAT1,LINC00278)显着上调,6个lncRNA(如FLJ22763,RP11.747D18.1)与健康对照相比下调,而在CRC样本中,与腺瘤相比,lncRNA(UCA1)被过表达,8个lncRNA(例如LINC00350,LINC00261)未表达(p <0.05;-2≥Fold变化≥2)。在CRC样品中,与正常对照相比,8个lncRNA(例如MACC1,AC123023.1)被上调,11个lncRNA(例如RP13-497K6.1)被下调。此外,在CRC样本中上调的42%的lncRNA在腺瘤样品中已经显示出显着升高的表达(p <0.05)(例如LINC350,CCAT1被上调,LINC01133,FLJ22763与健康对照相比下调)。启动子DNA甲基化与C-ACS(例如CCAT1)的lncRNA表达呈反比。根据肿瘤中异常的lncRNA表达,miRNA和mRNA靶标的表达显示出系统的改变,例如UCA1在CRC样品中上调与miR-1下调并伴有MET原癌基因靶mRNA过表达(p <0.05)。

结论:定义的lncRNA组(包括MACC1,CCAT1,UCA1)在结肠直肠腺瘤发育和肿瘤细胞生长途径中具有中枢调节作用。使用整个基因组阵列技术证实了潜在的DNA甲基化变化和miRNA和mRNA靶标表达改变。鉴定的lncRNA候选组可作为早期诊断生物标志物和作为CRC的潜在治疗分子靶标进一步研究。

幽门螺旋杆菌感染后胃癌细胞长链非编码RNA表达研究 2015,BMC Medical Genomics 影响因子2.726 
Microarray analysis of Long non-coding RNA expression profiles in human gastric cells and tissues with Helicobacter pylori Infection
背景:幽门螺杆菌(幽门螺杆菌)是主要的胃肠道病原体,但幽门螺杆菌相关疾病的遗传和分子机制尚未完全阐明。长非编码RNA(lncRNA)已经在真核细胞中被鉴定,其中许多在调节生物学过程和发病机制中起重要作用。然而,人感染幽门螺杆菌后的lncRNAs表达变化很少报道。本研究旨在鉴定感染幽门螺杆菌后人胃上皮细胞和组织中的失调的lncRNA变化。

方法:用Human Transcriptome Array 2.0 (HTA 2.0; Affymetrix)分析感染或没有感染幽门螺杆菌的GES-1细胞中lncRNA和mRNA的异常表达谱。通过qRT-PCR验证目标lncRNA的表达变化,以确认细胞和临床标本中的微阵列数据。我们根据特异性表达的lncRNA或mRNA的归一化信号强度构建了lncRNA-mRNA共表达网络,以鉴定mRNA和lncRNA之间的相互作用。并进行基因本体(GO)和异常表达的mRNA的KEGG途径分析,以识别相关的生物学功能和病理学途径。

结果:微阵列分析结果表明,幽门螺杆菌感染后,GES-1中有303个独特的lncRNA被诱导或抑制,其中56.4%(171个lncRNA)被抑制,43.6%(132个lncRNA)被诱导 ≥2或≤0.5,P <0.05)。 n335470(11.48倍变化)是最显着的上调的lncRNA,NR_002763(CPS1-IT1,0.075倍变化)是最显着的下调的lncRNA。对于mRNA,表达谱分析数据显示,与对照模型相比,幽门螺杆菌感染模型中1936个mRNAs中共有565个异常表达的mRNA(变化倍数≥2或≤0.5,P <0.05),其中49.2 %(278个mRNA)上调,50.8%(287个mRNA)下调。 在这些mRNA中,IGFBP1(12倍变化)显示最高程度的上调,而MUC13(0.11倍变化)是最下调的蛋白质编码基因。

LncRNA-mRNA共表达网络显示可能在幽门螺杆菌相关发病机制中起重要作用的核心lncRNA / mRNA。GO和KEGG分析表明幽门螺杆菌感染异常表达的mRNA的功能与炎症和致癌作用密切相关。 QRT-PCR数据证实了其表达模式。

在不同细胞模型(SGC-7901和BGC-823)中检测到的异常表达的lncRNA的结果之间存在差异。 SGC-7901和BGC-823细胞系来自人胃腺癌;它们对幽门螺杆菌的细胞反应与正常胃粘膜上皮细胞中的反应非常不同。因此我们得出结论,这两种癌细胞系的lncRNA表达谱也有很大的不同。与阴性标本相比,67个幽门螺杆菌阳性粘膜标本中的lncRNAs,n345630,XLOC_004787,n378726和LINC00473显示出下调。已有报道在胃癌中LINC00152表达的增加,并且涉及细胞增殖。起初我们认为LINC00152可能涉及幽门螺杆菌相关消化性疾病的发病机制,并确认幽门螺杆菌感染细胞中LINC00152表达模式的qRT-PCR验证与微阵列数据(2.11倍变化)一致。然而,在胃粘膜组织中,我们发现反向表达模式(P <0.001)超出预期。

结论 我们的研究提供了幽门螺旋杆菌感染细胞中lncRNAs微阵列表达谱的初步探索,确定了幽门螺杆菌感染模型和胃粘膜组织中异常表达的lncRNA的子集。这些失调的lncRNA可能有助于对幽门螺杆菌相关疾病和疾病的病理反应和发展的研究。这将扩大我们对发病机理的理解,并为幽门螺杆菌感染的诊断和治疗提供新的方法。

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