基于高通量测序的新生儿坏死小肠结肠炎miRNA差异表达及初步分析

来源 :广州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiaofan0303
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
新生儿坏死性小肠结肠炎(Necrotizing enterocolitis,NEC)是新生儿期较为常见和严重的肠道疾病,多见于早产儿和极低出生体重儿。其发病机制尚不明确,且无确切有效的治疗方法。目前公认NEC的发生可能与早产、配方乳喂养、致病菌定植、肠道缺氧缺血等多种因素有关,而这些危险因素最终均会引起肠黏膜的炎症级联反应,引起肠组织的炎症性、出血性坏死、肠上皮细胞凋亡等。大量研究表明, miRNA参与很多重要的病理和生理过程,如发育、细胞迁移、增殖、坏死、凋亡等。在肠道疾病方面,miRNA可以通过多种途径调节肠道炎症及免疫反应。由此可见miRNA在肠道疾病的发生发展中起重要作用,但对于miRNA表达与NEC之间的关系国内尚少有相关文献报道。因此,本研究拟采用Illumina二代高通量测序技术(next generation sequencing,NGS)筛选NEC中有显著差异的miRNAs,从而阐明NEC的miRNA调控机制,为研究NEC的发病机制提供新的思路,同时为NEC的诊断和治疗提供新的靶点。  目的:  1.用Illumina高通量测序技术对NEC组和正常对照组新生儿外周血白细胞miRNA进行测序,构建NEC组与对照组间小RNA文库。比较NEC组和对照组间miRNA的表达差异,筛选出有显著性差异的miRNA。  2.通过实时定量PCR与生物信息学方法对NEC患儿外周血白细胞miRNA进行鉴定与功能分析,为今后进一步研究NEC的miRNA调控机制建立一定的分子基础,同时为NEC的诊断和治疗提供新的靶点。  方法:  1.NEC外周血miRNA差异表达分析。随机选取对照组与NEC组的外周血白细胞样品各5例,通过Illumina二代高通量测序平台Hiseq2500对NEC组和正常对照组新生儿外周血白细胞样本的miRNAs进行深度测序分析,筛选出有显著差异的miRNAs。  2.miRNAs差异表达的验证。RT-PCR扩大样本量验证miRNAs在NEC组和正常对照组间的差异表达,用2-△△Ct表示miRNA的相对表达量。  3.应用相关软件对显著差异表达的miRNA进行生物信息学分析。基于差异表达的miRNA,在RNAhybrid、miRanda、targetscan、PITA数据库中进行预测,取交集作为预测结果,得到差异miRNA调控的所有靶基因,基于Gene Ontology数据库和KEGG数据库进行GO注释和Pathway注释,采用超几何检筛选出差异基因富集的显著性GO和Pathway Term。  结果:  1.NEC外周血白细胞miRNA差异表达  高通量测序分析发现,NEC组与正常对照组中有482个已知miRNAs表达存在差异(P<0.05),以p<0.01,q<0.001,丨Log2fold change丨≥1(即差异倍数上调≥2倍和下调≤0.5倍)为筛选标准,筛选出有显著差异的126个已知miRNAs,其中上调58个,下调68个。同时也新发现2个miRNA,即表达上调的chr1_26673_5p和表达下调的 chr6_70501_3p。筛选出在各组中表达稳定并且表达差异高的已知miRNAs行RT-qPCR验证,即在测序结果中上调的has-miR-223-5p,-183-3p,-222-5p以及下调的has-miR-23b-5p,-150-5p,-146a-3p,-1298-5p行RT-PCR验证。  2.RT-PCR扩大样本量验证miRNAs的差异表达  针对测序结果筛选出要验证的miRNA,采用RT-PCR对20例NEC和20例正常对照组新生儿的外周血白细胞 miRNA进行验证。与正常对照组比较, has-miR-223-5p,-183-3p,-222-5p在NEC组中的表达显著上调;has-miR-23b-5p,-150-5p,-146a-3p,-1298-5p在NEC组中表达显著下调,与测序结果一致,差异有统计学意义(p<0.05)。  3.显著差异表达的miRNA的生物信息学分析  采用靶基因预测软件预测126个已知miRNAs的靶基因,共有6344个靶基因,这些靶基因参与的GO生物学过程有78项,分子功能有12项,同时也参与了61条通路,如Toll样受体、NOD样受体、NF-κB、血管内皮生长因子、FcγR-介导吞噬作用、MAPK、B细胞、T细胞受体、JAK-STAT等信号转导通路参与NEC的发病,而这些通路与肠道免疫、炎症反应、肠道屏障功能、细胞增殖和凋亡等相关。对miR-223-5p行生物信息学分析发现,miR-223-5p的靶基因主要有NLRP3、CLDN8、FOXO3a、ICAM1等,这些靶基因参与肠道上皮细胞凋亡、炎症反应、先天免疫应答反应、肠道屏障构成等。  结论:  1.应用Illumina二代高通量测序技术成功筛选出NEC患儿中有显著性差异的miRNAs,NEC组与正常对照组中有显著差异的128个miRNAs,上调59个,下调69个,其中新预测的miRNA有2个。为miRNA在新生儿NEC发病中的作用研究提供了新的参考资料。  2.这些差异表达的miRNA可能通过多个靶基因和信号通路参与肠道先天免疫应答反应、炎症反应、肠道屏障功能、肠上皮细胞增殖和凋亡、炎症细胞的活化等。为今后进一步研究NEC的miRNA调控机制建立了一定的分子基础。  3.通过采用stem-loop RT-PCR方法扩大样本量对个体间表达稳定并且表达差异高的7个已知miRNAs进行单个样本差异分析,has-miR-223-5p,-183-3p,-222-5p, has-miR-23b-5p,-150-5p,-146a-3p,-1298-5p的验证结果与测序结果一致,说明测序结果可靠。功能学预测提示 miR-223-5p可能参与 NEC肠道炎症和免疫的调控,有望成为疾病治疗和诊断的新靶点和分子标记物。
其他文献
经皮肾镜取石术(Percutaneous nephrolithotomy,PCNL)目前已是处理上尿路结石(直径>2cm),尤其是复杂性结石的首选治疗方式。虽然PCNL已发展成为一种设计精良的手术方式,但它仍存在并
【背景】  1.多溴联苯醚(PBDEs)的特性:多溴联苯醚(PBDEs)是一种工业的化学物,也是一种环境污染物,常作为阻燃剂用于建筑材料、电子产品及纺织品中。我国作为塑料制品、纺织品、
目的:  比较造影剂注射装置自动恒速推注法与手工推注法在实时三维子宫输卵管超声造影(real-time three-dimensional hysterosalpingo-contrast sonography, RT3D-HyCoSy)中