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全轉錄組芯片在疾病lncRNA表達譜分析中的應用案例

【字體: 時間:2017年04月25日 來源:生物通

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  lncRNA已證實在對表達具調節調控作用,因此lncRNA在疾病機制上的潛在作用,已經成為繼基因組變異之外的新研究熱點。Affymetrix HTA 2.0全轉錄組芯片在lncRNA表達譜分析中也能發揮重要作用。

長鏈非編碼RNA-BHLHE40-AS1,侵入性乳腺癌分子標志物 2015,Cancer Research 8.556 
The long noncoding RNA BHLHE40-AS1 as a functional biomarker of invasive breast cancer

過去30年來,越來越多地強調乳腺癌篩查,導致癌前癌原位癌(DCIS)的診斷急劇增加。不幸的是,晚期侵入性和轉移性疾病的診斷沒有成比例地下降,這提示了過度診斷和過度治療無害的DCIS。由于缺乏生物標志物,DCIS病變的異質性和對侵入性進展機制的了解不足,目前尚無臨床相關的“預測哪些DCIS病變將進入侵入性癌癥”的方法。因此,所有的DCIS患者都經歷了積極的治療方案以預防疾病進展。因此,迫切需要確定驅動乳腺癌進展的基本機制,以更好地告知患者治療方案,并提名治療侵襲性疾病的新型治療切入點。

最近,長的非編碼RNA(lncRNA)已經作為表觀遺傳狀態和基因表達的關鍵調節劑而受到關注。雖然lncRNA的研究還處于起步階段,但它們作為發展和腫瘤發生的關鍵調節因子已被發現,因此它們是乳腺癌進展的潛在驅動因素的豐富來源。我們設想lncRNAs可能在功能上驅動乳腺癌浸潤,其表達可能可以用于區分無害和潛在侵入性DCIS。

通過對一連串DCIS和浸潤性乳腺癌病變的婦女的活組織檢查,我們確定了一組在侵入性活檢樣品中集中的長非編碼RNA(lncRNA)的隊列。從這個隊列中我們已經確定了lncRNA BHLHE40-AS1在乳腺癌進展系列中逐步增加,從正常的,未轉化的細胞升高到高侵襲性疾病。初步證據表明,BHLHE40-AS1表達調節體外侵襲潛能。使用GeneChip®人體轉錄組2.0陣列(HTA),我們已經確定了以前與驅動乳腺癌侵襲相關的幾個靶標,可能受到BHLHE40-AS1的調控。未來發展方向將著重于確定BHLHE40-AS1表達對原位異種移植模型中腫瘤細胞侵襲的影響,機械闡述其功能,并確定BHLHE40-AS1作為侵襲性乳腺癌臨床相關生物標志物的效用。

子宮腺肌癥中在位內膜異常表達的長非編碼RNA研究 2016,European Journal of Obstetrics & Gynecology and Reproductive Biology 影響因子9.826 
Aberrantly expressed long noncoding RNAs in the eutopic endometria of patients with uterine adenomyosis 
子宮腺肌癥是一種常見的婦科疾病。子宮內膜異位癥的改變可能在子宮腺肌癥的發病機制中起重要作用。長非編碼RNA(lncRNA)代表基因表達的關鍵調節因子。我們的目標是在全基因組范圍內鑒別子宮內膜異位癥患者的特應性子宮內膜中識別差異表達長的非編碼RNA和信使RNA(mRNA)。

方法 通過Affymetrix Human Transcriptome Array 2.0檢測子宮腺肌癥患者和正常對照組患者的子宮內膜中lncRNAs和mRNA的表達水平。進行生物信息學分析進一步調查。隨機選擇三個上調和三個下調的lncRNA進行定量實時聚合酶鏈反應驗證。

結果 在子宮腺肌癥患者的特應性子宮內膜中共有165個lncRNA和612個mRNA異常表達。通路分析表明,40條通路對應于上調的轉錄物,39條通路對應于下調的轉錄物。通過比較共表達網絡之間的差異,可以產生可能在子宮腺肌癥發病機制中發揮作用的基因列表。六種選擇的lncRNA的表達通過定量實時聚合酶鏈反應驗證。

結論 這項研究首次顯示,在具有子宮腺肌癥的婦女中,lncRNA表達譜發生改變,為進一步機械研究提供了新的生物學基礎。

結直腸腺瘤-癌序列中長鏈非編碼RNA的表達研究 2016,Cancer Research 影響因子8.556 
Key tumor growth controlling long non-coding RNA (lncRNA) expression alterations in the colorectal adenoma-carcinoma sequence

背景:長的非編碼RNA可能在結腸直腸癌(CRC)發展中起作用,然而,結直腸腺瘤-癌癥發展進程(C-ACS)中的lncRNA表達譜及其與復雜表觀遺傳調控系統的關系仍然不完整。

目的:我們在全基因組lncRNA表達譜范圍內針對C-ACS的上下游表觀遺傳學分析,以探索異常表達的lncRNA的潛在機制和后果。

材料與方法:用Human Transcriptome Array(HTC)2.0(Affymetrix)對60例結腸活檢標本(20例CRC,20例腺瘤,20例正常)分析其lncRNA表達水平。使用Expression Console和Transcriptome Analysis Console進行數據分析。通過HGU133 Plus 2.0陣列數據和qRT-PCR驗證了一些候選目標的表達。通過甲基捕獲測序研究了lncRNA啟動子區的DNA甲基化狀態。使用miRCODE算法預測lncRNA的miRNA靶標,并使用GeneChip miRNA 3.0 Array分析miRNA表達。基于上述全基因組表達陣列來評價在相應的調控網絡中mRNA表達變化。

結果:根據HTA結果,分析全基因組水平的40.914非編碼轉錄本,腺癌12個lncRNA(如CCAT1,LINC00278)顯著上調,6個lncRNA(如FLJ22763,RP11.747D18.1)與健康對照相比下調,而在CRC樣本中,與腺瘤相比,lncRNA(UCA1)被過表達,8個lncRNA(例如LINC00350,LINC00261)未表達(p <0.05;-2≥Fold變化≥2)。在CRC樣品中,與正常對照相比,8個lncRNA(例如MACC1,AC123023.1)被上調,11個lncRNA(例如RP13-497K6.1)被下調。此外,在CRC樣本中上調的42%的lncRNA在腺瘤樣品中已經顯示出顯著升高的表達(p <0.05)(例如LINC350,CCAT1被上調,LINC01133,FLJ22763與健康對照相比下調)。啟動子DNA甲基化與C-ACS(例如CCAT1)的lncRNA表達呈反比。根據腫瘤中異常的lncRNA表達,miRNA和mRNA靶標的表達顯示出系統的改變,例如UCA1在CRC樣品中上調與miR-1下調并伴有MET原癌基因靶mRNA過表達(p <0.05)。

結論:定義的lncRNA組(包括MACC1,CCAT1,UCA1)在結腸直腸腺瘤發育和腫瘤細胞生長途徑中具有中樞調節作用。使用整個基因組陣列技術證實了潛在的DNA甲基化變化和miRNA和mRNA靶標表達改變。鑒定的lncRNA候選組可作為早期診斷生物標志物和作為CRC的潛在治療分子靶標進一步研究。

幽門螺旋桿菌感染后胃癌細胞長鏈非編碼RNA表達研究 2015,BMC Medical Genomics 影響因子2.726 
Microarray analysis of Long non-coding RNA expression profiles in human gastric cells and tissues with Helicobacter pylori Infection
背景:幽門螺桿菌(幽門螺桿菌)是主要的胃腸道病原體,但幽門螺桿菌相關疾病的遺傳和分子機制尚未完全闡明。長非編碼RNA(lncRNA)已經在真核細胞中被鑒定,其中許多在調節生物學過程和發病機制中起重要作用。然而,人感染幽門螺桿菌后的lncRNAs表達變化很少報道。本研究旨在鑒定感染幽門螺桿菌后人胃上皮細胞和組織中的失調的lncRNA變化。

方法:用Human Transcriptome Array 2.0 (HTA 2.0; Affymetrix)分析感染或沒有感染幽門螺桿菌的GES-1細胞中lncRNA和mRNA的異常表達譜。通過qRT-PCR驗證目標lncRNA的表達變化,以確認細胞和臨床標本中的微陣列數據。我們根據特異性表達的lncRNA或mRNA的歸一化信號強度構建了lncRNA-mRNA共表達網絡,以鑒定mRNA和lncRNA之間的相互作用。并進行基因本體(GO)和異常表達的mRNA的KEGG途徑分析,以識別相關的生物學功能和病理學途徑。

結果:微陣列分析結果表明,幽門螺桿菌感染后,GES-1中有303個獨特的lncRNA被誘導或抑制,其中56.4%(171個lncRNA)被抑制,43.6%(132個lncRNA)被誘導 ≥2或≤0.5,P <0.05)。 n335470(11.48倍變化)是最顯著的上調的lncRNA,NR_002763(CPS1-IT1,0.075倍變化)是最顯著的下調的lncRNA。對于mRNA,表達譜分析數據顯示,與對照模型相比,幽門螺桿菌感染模型中1936個mRNAs中共有565個異常表達的mRNA(變化倍數≥2或≤0.5,P <0.05),其中49.2 %(278個mRNA)上調,50.8%(287個mRNA)下調。 在這些mRNA中,IGFBP1(12倍變化)顯示最高程度的上調,而MUC13(0.11倍變化)是最下調的蛋白質編碼基因。

LncRNA-mRNA共表達網絡顯示可能在幽門螺桿菌相關發病機制中起重要作用的核心lncRNA / mRNA。GO和KEGG分析表明幽門螺桿菌感染異常表達的mRNA的功能與炎癥和致癌作用密切相關。 QRT-PCR數據證實了其表達模式。

在不同細胞模型(SGC-7901和BGC-823)中檢測到的異常表達的lncRNA的結果之間存在差異。 SGC-7901和BGC-823細胞系來自人胃腺癌;它們對幽門螺桿菌的細胞反應與正常胃粘膜上皮細胞中的反應非常不同。因此我們得出結論,這兩種癌細胞系的lncRNA表達譜也有很大的不同。與陰性標本相比,67個幽門螺桿菌陽性粘膜標本中的lncRNAs,n345630,XLOC_004787,n378726和LINC00473顯示出下調。已有報道在胃癌中LINC00152表達的增加,并且涉及細胞增殖。起初我們認為LINC00152可能涉及幽門螺桿菌相關消化性疾病的發病機制,并確認幽門螺桿菌感染細胞中LINC00152表達模式的qRT-PCR驗證與微陣列數據(2.11倍變化)一致。然而,在胃粘膜組織中,我們發現反向表達模式(P <0.001)超出預期。

結論 我們的研究提供了幽門螺旋桿菌感染細胞中lncRNAs微陣列表達譜的初步探索,確定了幽門螺桿菌感染模型和胃粘膜組織中異常表達的lncRNA的子集。這些失調的lncRNA可能有助于對幽門螺桿菌相關疾病和疾病的病理反應和發展的研究。這將擴大我們對發病機理的理解,并為幽門螺桿菌感染的診斷和治療提供新的方法。

深入了解大受歡迎的Affymetrix HTA 2.0全轉錄組芯片

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