颅内动脉瘤相关分子标志物的生物信息学分析

论文摘要

研究背景颅内动脉瘤（intracranial aneurysm,IA）是一种神经外科相对常见的颅脑血管良性病变,其破裂是造成蛛网膜下腔出血的主要原因。虽然颅内动脉瘤破裂相关的卒中在整个脑卒中当中占比很小,但是颅内动脉瘤一旦破裂,将造成极其严重的后果,患者的死亡率和致残率都非常高。并且由于颅内动脉瘤破裂的人群平均年龄一般低于缺血性卒中和出血性卒中,所以对其进行及时的诊断和积极的治疗,能有效地降低其致残致死率、降低社会和家庭的负担。然而目前针对颅内动脉瘤的诊疗手段却非常有限,没有药物能对其进行治疗,仅能通过开颅手术夹闭或动脉瘤弹簧圈介入的治疗方法对其进行干预,起到防止其破裂出血的效果,然而在一定程度上,手术本身会不可避免的造成二次损伤和并发症,严重影响颅内动脉瘤患者的恢复和预后。随着近些年组学方法和高通量测序的技术的发展,许多研究人员对动脉瘤进行了基因组学、表达谱组学等方面的研究,找到了许多与颅内动脉瘤发生和发展关系密切的分子靶标,揭示了颅内动脉瘤发病分子机制。但是我们发现这些颅内动脉瘤组学研究的结果往往针对庞大分子网络通路中的个别分子而进行研究,涉及相关分子通路和生物学功能的研究还不多,另一方面,这些研究的结果往往存在异质性,即在不同的研究当中得到的分子靶标不尽相同。目的在本研究当中,我们旨在对pubmed的基因表达数据集（Gene Expression Omnibus dataset,GEO dataset）数据库中已有的颅内动脉瘤相关mRNA转录组学数据集进行归纳和重新分析,利用多种生物信息学方法和技术,希望能在不同的研究当中,找到与颅内动脉瘤发病相关的共同的分子靶标、分子通路和生物学功能,并探索其发病机制,为寻找基于分子的颅内动脉瘤治疗方式提供实验基础和理论依据。方法我们在GEO dataset当中,对目前已有的转录组学相关数据集进行收集归纳,找到mRNA转录组学相关的数据集,利用在线分析方法（GEO2R）,将参数设定为:p<0.05,表达倍数的对数改变（LogFC>2或<-2）,找到各个数据集中与颅内动脉瘤相关的差异表达基因（Differentially Expressed Gene,DEG）。利用DAVID数据库对各个数据集的差异表达基因进行生物信息学分析,包括基因本体论（Gene Ontology,GO）分析、KEGG通路富集分析以及蛋白相互作用关系（Protein-protein interation,PPI）的分析。利用real-time PCR方法,在16例未破裂的颅内动脉瘤组织和10例浅表正常动脉组织中对各个数据集中共同的差异表达基因进行验证。结果我们利用GEO dataset数据库,一共收集到17个颅内动脉瘤相关的GEO数据集,通过筛选,我们排除了12个数据集,包括3个非编码RNA相关的数据集（GSE66239,GSE50867,GSE46336）,2个细胞学数据集（GSE74452,GSE107196）,2个血液学相关的数据集（GSE107196,GSE75434）,1个缺少正常对照的数据集（GSE13353）,1个未公开的数据集（GSE66238）和一个缺少基因差异表达倍数的数据集（GSE75436）,最后选择了其中5个数据集进行进一步的分析（GSE26969,GSE46337,GSE54083,GSE6551和GSE15629）,这5个数据集包含了2个中国人群的颅内动脉瘤数据,1个日本人群的颅内动脉瘤数据,1个美国人群的颅内动脉瘤数据和1个波兰人群的颅内动脉瘤数据。在对各数据集的差异表达基因进行对比后发现,没有共同的差异表达基因存在于这5个GEO数据集中。进一步的GO分析和KEGG分析同样显示,GO分析结果中的生物学过程（Biological process,BP）和分子功能（Molecule function,MF）以及KEGG通路富集分析均提示并无共同的基因本体论和分子通路共同参与这几个数据集当中。另一方面,我们单独对2个中国人群的数据集（GSE26969和GSE46337）进行分析发现,有102个共同差异表达基因存在于这两个数据集中,对这102个共同差异表达基因进行分析发现,主要组织相容性复合物（MHC）通路和血管平滑肌细胞收缩相关通路可能在颅内动脉瘤的发病过程中发挥潜在的作用。我们利用real-time PCR技术,在16例未破裂的颅内动脉瘤组织和10例浅表正常动脉组织中进行TAGLN基因和TPM1基因的表达检测。结果发现TAGLN基因表达在未破裂的颅内动脉瘤组织和浅表动脉组织之间有差异（p=0.003）,而TPM1在未破裂的颅内动脉瘤组织和浅表动脉组织之间表达无差异（p=617）。结论（1）不同种族之间颅内动脉瘤的mRNA转录组学结果存在着差异性,可能是由于种族异质性导致的。（2）中国人群的颅内动脉瘤与主要组织相容性复合物相关通路和血管平滑肌细胞收缩相关通路之间存在着密切的关系。（3）TAGLN基因可能在颅内动脉瘤的发病过程中起着一定的作用。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏雪

导师: 程宏伟

关键词: 颅内动脉瘤,生物信息学,血管平滑肌细胞收缩,主要组织相容性复合物,胶转蛋白

来源: 安徽医科大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,神经病学

单位: 安徽医科大学

分类号: R743;Q811.4

DOI: 10.26921/d.cnki.ganyu.2019.000139

总页数: 66

文件大小: 1738K

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标签：颅内动脉瘤论文;  生物信息学论文;  血管平滑肌细胞收缩论文;  主要组织相容性复合物论文;  胶转蛋白论文;