RNA-Seq 与 NanoString 技术在埃博拉感染非人灵长类基因表达分析中的高度一致性及关键基因 OAS1 的重要价值

【字体: 时间:2025年04月13日 来源:BMC Genomics 3.5

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  为解决 RNA-Seq 和 NanoString 技术在病毒感染基因表达评估中的一致性问题,研究人员开展了对埃博拉病毒(EBOV)感染非人灵长类(NHPs)的基因表达分析研究。结果显示两种技术高度相关,还鉴定出关键基因 OAS1 等。这为研究病毒感染和开发疗法提供了重要依据。

  在生命科学领域,基因表达分析对于理解生物过程和疾病机制至关重要。RNA 测序(RNA-Seq)和 NanoString 技术是常用的基因表达分析手段,但它们在病毒感染相关基因表达评估方面的一致性尚不明确。RNA-Seq 能够全面、详细地分析转录组,而 NanoString 技术则以精确的靶向定量著称。此前,不同研究对这两种技术的比较结果存在差异,且部分研究未充分利用先进的统计和机器学习技术。为深入探究这一问题,来自美国的研究人员(包括 Wake Forest University School of Medicine、George Mason University、Massachusetts Institute of Technology 等机构)开展了相关研究。
研究人员使用感染埃博拉病毒的非人灵长类全血样本(GSE103825)和人类树突状细胞 RNA-Seq 数据(GSE96590)进行研究。主要技术方法包括:一是相关性分析,通过 Spearman 相关分析比较两种技术的基因表达谱,并引入反向基因去除(RGR)方法判断低相关性原因;二是 Bland-Altman 分析,评估两种技术测量的一致性;三是利用机器学习方法,如监督幅度 - 高度评分(SMAS)和逻辑回归,识别关键基因并评估其在不同技术平台的预测能力;四是差异表达分析,对比两种技术平台的差异表达基因。

研究结果如下:

  • 相关性分析:Spearman 相关系数显示,62 个样本中有 56 个样本的相关系数在 0.78 - 0.88 之间,均值为 0.83,中位数为 0.85,表明两种技术在测量基因表达上具有高度一致性。对个别低相关性样本(如 NHP-5-3)的 RGR 分析发现,其低相关性很可能是技术误差导致。
  • Bland-Altman 分析:大多数测量值在 95% 的一致性界限内,说明两种技术提供的基因表达数据可靠且具有可比性。尽管如此,NanoString 值普遍比 RNA-Seq 值高,平均比值为 6.42,这可能与两种技术的原理差异有关。
  • 机器学习分析:利用 SMAS 方法在 NanoString 数据中鉴定出 OAS1 基因,它能有效区分感染和未感染样本。在 RNA-Seq 数据中,OAS1 作为单一预测因子进行逻辑回归,同样能以 100% 的准确率区分感染和未感染样本,体现了两种技术的互补性。
  • 差异表达分析:两种技术平台共鉴定出 12 个关键基因(如 ISG15、OAS1 等),这些基因主要参与抗病毒免疫反应,通过层次聚类能有效区分感染和未感染样本。RNA-Seq 还鉴定出 CASP5、USP18 和 DDX60 等 NanoString 未检测到的基因,凸显了 RNA-Seq 更广泛的基因检测能力。

研究结论和讨论部分指出,RNA-Seq 和 NanoString 技术在分析埃博拉病毒感染的非人灵长类基因表达方面具有高度一致性,这使得研究人员可以根据实际情况选择更合适的技术。关键基因 OAS1 作为可靠的生物标志物,在不同实验条件和病毒株中都表现出强大的预测能力,为进一步研究埃博拉病毒发病机制和开发针对性疗法提供了重要方向。此外,研究还存在样本量相对较小的局限性,未来需要在更多队列中验证这些生物标志物的适用性。该研究成果发表在《BMC Genomics》上,为病毒感染研究和治疗靶点开发提供了重要的参考依据,有助于推动生命科学和健康医学领域对病毒感染机制的深入理解和相关疾病的防治。
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