长链非编码RNA在支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病中的表达和分析的研究

发布时间：2020-10-10 08:46

　　 研究目的:本研究的目的是探索支气管哮喘患者和正常对照外周血CD4+T细胞中长链非编码RNA(lnc RNA)和信使RNA(m RNA)的表达情况,预测差异性表达的长链非编码RNA的可能生物学功能与信号通路,并结合临床资料,寻找与哮喘疾病发生发展有关的生物标志物并探索其临床意义。方法:以Arraystar Human Lnc RNA Microarray Version 3.0.检测支气管哮喘患者和正常对照组外周血CD4+T细胞lnc RNA和m RNA的表达谱,通过数据分析找到差异性表达的lnc RNA与m RNA。对差异性表达的m RNA进行基因本体分析和信号通路分析,富集出与之相关的生物学功能和信号通路,以此推测lnc RNA的功能。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)对数据进行验证。用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析lnc RNA的诊断价值。与临床数据相结合,探索lnc RNA与疾病特征的相关性。通过共表达分析,寻找更多与之相关的基因。结果:与正常对照组相比,在哮喘组发现2725个差异性表达的lnc RNA,其中863个表达上调,1862个表达下调;发现2676个差异性表达的m RNA,其中1320个表达上调,1356个表达下调。通过q RT-PCR验证,发现4个具有统计学差异的差异性表达的lnc RNA,分别是ENST00000444682、ENST00000566098、ENST00000583179和ENST00000579468,其中ENST00000444682为表达上调,其他为表达下调。ROC曲线分析差异性表达lnc RNA的诊断价值,ENST00000444682、ENST00000566098、ENST00000583179和ENST00000579468的曲线下面积分别是0.7058、0.9026、0.8361和0.8316。生物信息学分析发现在“细胞因子与细胞因子受体相互结合”、“细胞因子活性”、“免疫应答反应”等项目中有显著富集。斯皮尔曼相关性分析发现,ENST00000579468与呼出气流速峰值具有相关性,ENST00000566098与CD4+T中白介素-13的表达量具有相关性。结论:与正常对照相比,哮喘患者外周血CD4+T细胞中lnc RNA和m RNA表达谱有显著改变,差异性表达的lnc RNA可能通过调节CD4+T细胞中细胞因子的表达参与Th2型免疫反应,有潜力成为诊断疾病及判断疾病状态的生物标志物。研究目的:本研究的目的是探究急性发作期COPD患者(AECOPD)、稳定期COPD患者(stable-COPD)外周血CD4+T细胞长链非编码RNA(lnc RNA)和信使RNA(m RNA)的表达情况,预测差异性表达的长链非编码RNA的可能生物学功能与靶基因,并结合临床资料,寻找与疾病发生发展有关的生物标志物。方法:以Arraystar Human Lnc RNA Microarray Version 3.0.检测急性发作期COPD患者、稳定期COPD患者和正常对照外周血CD4+T细胞lnc RNA和m RNA的表达谱,通过数据分析找到差异性表达的lnc RNA与m RNA。对差异性m RNA进行共表达分析和内源性竞争RNA分析,通过基因本体分析和信号通路分析,预测lnc RNA的生物学功能和信号通路,以此推测lnc RNA的靶基因。通过荧光实时定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)对数据进行验证。用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析lnc RNA的诊断价值。与临床数据相结合,探究lnc RNA与疾病特征的相关性。结果:与正常对照组相比,AECOPD组有1517个lnc RNA和2289个m RNA发生表达水平变化;与stable-COPD组相比,AECOPD组有2284个lnc RNA和3364个m RNA表达水平发生变化;与正常对照组相比,COPD组有1517个lnc RNA和2158个m RNA发生表达变化。通过q RT-PCR验证,AECOPD组中ENST00000447867和NR-026690的表达量高于其他组,并具有统计学差异。通过ROC曲线分析验证过的差异性表达RNA的诊断价值,NR-026690有潜力成为区分AECOPD和stable-COPD的生物标志物,曲线下面积为0.8377。对与lnc RNA有共表达关系的差异性表达的m RNA进行生物信息学分析,发现在“调节Th17免疫反应”、“c AMP信号通路”方面出现富集,并推测ENST00000447867和NR-026690的靶基因是RAPGEF3。QRT-PCR发现ENST00000447867和NR-026690与CD4+T细胞中的RAPGEF3表达量具有相关性。Lnc RNA-mi RNA-m RNA网络图发现ENST00000447867和NR-026690与RAPGEF3之间有许多共同的mi RNA识别位点。结论:与正常对照相比,AECOPD患者、stable-COPD患者外周血CD4+T细胞中lnc RNA和m RNA表达谱都发生了改变。ENST00000447867和NR-026690可能成为诊断COPD并区别AECOPD和stable-COPD的生物标志物。ENST00000447867和NR-026690可能通过mi RNA海绵吸附作用调节RAPGEF3,进而影响COPD的发生与发展。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R562.25;R563.9
【部分图文】：

管哮喘患者和正常对照外周血 CD4+T 细胞中 lncRNA 表达谱。（A）聚类热的 lncRNA 进行聚类分析，红色表示表达水平高，绿色表示表达水平低；（有检测到的 lncRNA 标准化处理，绘制散点图。红色表示表达上调，绿色色表示表达无差异。

华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文表达的 lncRNA 的详细信息标志 上/下调 长度 染色体 类型 变1-105C19.1 下 375 Chr16 基因间 lncRNA 2.01-19P22.5 下 2110 Chr17 基因间 lncRNA 6.301076.10 下 287 Chr17 天然反义 lncRNA 7.71-96L14.7 上 623 Chr1 天然反义 lncRNA 3.6式反应；lncRNA：长链非编码 RNA。

对差异表达的 lncRNA 进行 ROC 曲线分析，检验其作为诊断标志物的价值。4个经验证的lncRNA（ENST00000566098、ENST00000583179、ENST00000579468、ENST00000444682）都可以将哮喘患者与正常对照区分开。曲线下面积（AUC）最高的是 ENST00000583179 (AUC=0.9026, 95% CI:0.8442-0.9610, P < 0.0001),其次是 ENST00000579468(AUC=0.8361, 95% CI:0.7472-0.9250, P < 0.0001)、ENST00000566098(AUC=0.8316, 95% CI:0.7544-0.9087, P < 0.0001) 和ENST00000444682 (AUC=0.7058, 95% CI 0.6026-0.8090, P = 0.0005)。（图 4A-D）因此 ENST00000583179 为其中最具有诊断价值的 lncRNA。为了得到更好的诊断指标，将 ENST00000444682 与其他三者的比值作为新的指标，通过 ROC 分析发现，AUC 最高的是 ENST00000444682/ ENST00000583179 (AUC=0.9441, 95%CI:0.9093-0.9789, P < 0.0001), 其 次 是 ENST00000444682/ ENST00000579468(AUC=0.9426, 95% CI:0.8948-0.9904, P < 0.0001) 和 ENST00000444682/ENST00000566098 (AUC=0.9027, 95% CI:0.8351-0.9702, P < 0.0001)。（图 4E-G）

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