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用基因芯片筛选针刺衰老大鼠涌泉穴的318个差异基因初报
目的:应用基因芯片研究针刺涌泉穴对D-半乳糖所致衰老大鼠基因表达的影响.方法:将成年健康大鼠随机分为模型组与针刺组,两组每日皮下注射10%D-半乳糖0.5ml造模,造模的同时针刺组予以针刺涌泉穴,7周后处死,并摘取肝脏提取mRNA,作逆转录为cDNA以备检测.随机选用2305条大鼠cDNA制备成表达谱芯片,用Cy3和Cy5两种荧光物质分别标记两组大鼠肝组织的cDNA,制备成探针与表达谱芯片进行杂交,通过计算机扫描后进行数据分析,初步筛选出了差异表达基因318条,其中表达上调的有137条,表达下调的有181条,并对其中差异为显著的55条作了初步分析.结果:针刺涌泉穴对衰老大鼠的基因表达的影响涉及免疫、生长发育、基础代谢和细胞骨架运动等多个方面,这从基因水平证明了针刺治疗是一整体调节作用.结论:应用基因芯片技术能够同时半定量的研究数千条基因的表达状态,可以从微观基因水平研究针刺的整体机理,并判定其分子疗效,进而提高中医的科研水平.
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三七总皂苷诱导造血细胞基因表达谱的体外实验研究
目的 采用cDNA芯片技术分析三七总皂苷(PNS)诱导造血细胞的基因表达谱,探讨上调基因与细胞增殖、分化的相关性.方法 选择增殖、分化相关重要的功能基因480个,制备cDNA膜芯片.人造血细胞巨核系CHRF-288、粒系HL-60和红系K562细胞经PNS处理后,分别提取mRNA,经逆转录后用[α-33P]dATP标记,与芯片的cDNA杂交.结果 PNS诱导表达上调3倍以上的基因按功能分11类,包括甲基和乙酰化转移酶、诱导分化、抑制凋亡、转录调控蛋白、周期蛋白、信号传递介导蛋白和激酶、受体、DNA和RNA聚合酶,以及大鼠肉瘤(RAS)基因家族等.PNS诱导CHRF-288、HL-60和K562细胞后,mRNA表达水平上调3倍以上的基因分别为78条、89条和59条,占检测基因总数的16.3%、18.5%和12.3%.结论 PNS诱导上调的基因均与细胞增殖和分化相关,与我们报道的血液病动物模型、造血干/祖细胞、基因转录调控和蛋白激酶等研究结果相符,为PNS的作用提供了基因表达谱方面的有力证据.
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基因芯片筛查外周血中胃癌转移相关基因的研究
目的:探讨基因芯片筛查外周血中胃癌转移相关基因的效果.方法:收集2016年5月-2018年3月,于我院普外科住院确诊为胃癌但是未经手术治疗的30例患者,同时选取15名健康人员,每位患者分别于术前当日、术中、术后第1天3个时间段的清晨采集空腹静脉血,术中选取癌组织、癌旁组织(距肿瘤边缘约为5cm)、正常组织(距肿瘤边缘约为10cm)标本.全部病例均经术后病理结果证实.采用phalanx人全基因组表达谱芯片对胃癌患者空腹静脉血样、胃癌组织、癌旁组织正常组织进行检测,观察容易检测、特异性高的基因.结果:在参与检测的942个基因中,共筛选出69个显著差异表达的阳性基因,其中28个基因表达下调,41个基因表达上调.结论:运用基因芯片能够有效筛查外周血中胃癌转移相关基因,具有显著效果与较高的临床推广价值.
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针刺“人迎”穴对自发性高血压大鼠下丘脑基因表达的影响
目的 探讨针刺人迎穴治疗高血压病的可能作用机制.方法 将20只自发性高血压大鼠(SHR)随机分为人迎组和模型组,每组10只.10只WKY大鼠作为空白组.人迎组每天针刺大鼠“人迎”穴20 min,每6天休息1天,共28天;模型组和空白组不做任何干预.于针刺干预第1、5、9、13、17、21、25和28天测量血压,实验结束后取材下丘脑进行基因芯片分析,并采用PCR技术检测关键基因5-羟色胺1A受体(5-HT1A)与胱硫醚β合成酶(CBS) mRNA表达. 结果 与空白组比较,模型组大鼠收缩压在第1、5、9、13、17、21、25、28天升高(P＜0.01);与模型组比较,人迎组在第5,9,13,21,25,28天收缩压降低(P ＜0.05或P＜0.01).与本组前一观察点比较,模型组第21、25、28天血压均升高,人迎组仅第21天血压升高(P＜0.05).与空白组比较,模型组129个基因上调,243个基因下调(P＜0.05);与模型组比较,人迎组167个基因上调,188个基因下调(P＜0.05).与空白组比较,模型组5-HT1A mRNA、CBS mRNA表达下降(P＜0.01);与模型组比较,人迎组5-HT1A mRNA、CBS mRNA表达升高(P＜0.01).结论 针刺“人迎”穴对于降低SHR血压有效,影响下丘脑的基因表达如促进神经递质和交感神经的兴奋性等可能是其作用机制.
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冠心病血瘀证与肌动蛋白相关基因异常表达的相关性
目的 探讨冠心病血瘀证与肌动蛋白相关基因异常表达的相关性.方法 依据病证结合的研究思路,将5例患者样本混合与5名正常人样本混合并杂交制备芯片(即病证结合芯片).根据治疗前后血液黏度测试结果设计瓜蒌薤白半夏汤治疗前后自身对照芯片(以下称"以药测证芯片"),并对差异表达基因进行信号通路分析,筛选出凝血、血液流变学相关差异表达基因及其与肌动蛋白细胞骨架调控相关的通路.结果 在两张芯片中共同表达的凝血、血流变功能方面差异表达的基因有肌动蛋白(ACTA2)、纤维连接蛋白(FN1)、结合珠蛋白(Hp)、骨桥蛋白(SPP).其与细胞通讯、黏着斑、细胞外基质-受体相互作用、肌动蛋白细胞骨架调控、转化生长因子-β信号通路(TGF-β)等5条通路有关.结论 冠心病血瘀证与肌动蛋白基因及其代谢调控相关,介导了凝血、血流变异常基因的5条信号转导通路.
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用主成分分析探索不同中药组分配伍干预脑缺血的基因表达模式
目的 比较清开灵主要组分黄芩苷、栀子苷及其配伍干预脑缺血损伤的基因表达模式.方法 12只4周龄小鼠随机分为黄芩苷组(BA组)、栀子苷组(JA组)、栀子苷+黄芩苷组(BJ组)、尼莫地平组(NM组),建立全脑缺血再灌注小鼠模型后,各组分别给予尾静脉注射黄芩苷、栀子苷、栀子苷+黄芩苷以及尼莫地平.抽提小鼠脑组织的总RNA,制备小鼠全基因组表达谱,对其进行基因本体论功能分类,构建相关系数矩阵,对差异表达的细胞黏附相关基因进行主成分分析.结果 获取16 463个小鼠脑测全基因组表达谱,筛选出32个差异表达的细胞黏附相关基因.主成分分析结果显示,4组的前2个主成分的累积贡献度为100%,BJ组总得分大于单一组分组,NM组对细胞黏附相关基因干预的总得分高于BA和JA组.各次榆测的主成分分布显示,NM组和3个中药组均距离较远,BJ组和BA组的距离均近于JA组.结论 黄芩苷、栀子苷及其配伍均能有效干预细胞黏附相关基因,配伍后的干预对黏附相关功能基因的影响大于单一组分组,其基因表达模式和黄芩苷相近.
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增龄进程淋巴细胞核转录因子κB相关基因表达及淫羊藿总黄酮的调控作用
目的 研究增龄进程中大鼠淋巴细胞中核转录因子κB(NF-κB)信号通路跨膜受体的mRNA水平差异表达特征,以及淫羊藿总黄酮(EF)对其的干预效应. 方法 将SD大鼠随机分为3天、4月龄、10月龄、18月龄、27月龄、27月+EF,以大鼠脾脏分离的淋巴细胞为研究对象,定制NF-κB信号通路基因芯片,分别检测各组NF-κB信号通路上游跨膜受体mRNA水平的整体表达特征及差异,并观察EF对NF-κB相关基因的干预效应. 结果 Tgfbr2、Tlr7、Ripk2出生3天表达低,4或10个月达峰值,之后渐低,至27个月降至低,EF干预后Ripk2变化较明显,接近10个月水平;Tnfrsf1a与Tlr2在3天时达峰,4个月骤然降低,而后在10、18、27个月均维持在一相近的水平,但经EF作用后有显著升高;Tnfrsf5自3天至18个月逐渐升高,但至27个月骤然下降,EF作用后略有回升;Madh4表达比较特殊,在4个月高,10个月低,18个月显著升高,至27个月再次降低,EF干预后略有提高,但变化不明显;Tnfrsf10b、Il1r1、Tlr1、Tlr4在增龄进程中的变化不明显. 结论 淫羊藿总黄酮的提前干预可对增龄进程淋巴细胞NF-κB信号通路跨膜受体基因mRNA表达产生一定的良性影响,尤其是对Ripk2的作用为显著,这可能是EF作用的重要靶点之一.
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基因芯片在中医药研究中的应用
1995年,斯坦福大学的Schena M和Brown PO等在Science 杂志上发表第一篇基因表达谱芯片以来,在世界上兴起了一股基因芯片的大浪潮,基因芯片技术的开发和利用为AIDS病研究、癌症研究、疾病诊断、基因治疗、中西新药开发、新食品开发以及生命科学研究提供了一种全新的手段.世界上许多科学家纷纷对基因芯片的出现进行评价,并对基因芯片的应用前景作了一些大胆的预测.1999年Nature Genetics杂志出版增刊,邀请专家学者对基因芯片的发展方向进行探讨.本文就基因芯片在中医药研究中的应用作一介绍,希望能为中医药现代化提供一点有益的思考.1 基因芯片简介基因芯片(Gene chip)又叫DNA微阵列技术(DNA microarray),也称为DNA芯片.是20世纪90年代兴起的一项前沿生物技术,它横跨生命信息、生物物理、生命科学、化学、电子技术、计算机科学、统计学等众多学科.基因芯片是从传统的Southern杂交和Northern杂交基础上发展起来的,指在尼龙膜、玻璃、硅片或瓷片上的一微小区域内(1cm2),将成千上万条DNA探针按一定的规律排列,然后与标记了的待检样品进行杂交(hybriding),通过芯片扫描仪对芯片进行扫描,检测每一点杂交信号的有无及强弱,由相应统计软件进行统计分析,就可以检测出待检样品基因表达的种类和基因的表达量.
关键词： 基因表达分型法 寡核苷类排列序列分析 @ 基因芯片 -
格尔德霉素抗病毒作用的相关基因研究
格尔德霉素(Geldanamycin,GA)作为一种苯醌安莎霉素类抗生素,能与热休克蛋白90特异性结合,具有广谱的抗病毒作用.为了从转录水平上研究GA抗病毒的分子机制,本研究以单纯疱疹病毒Ⅰ型(Herpes simplex vi-rus type 1,HSV-1)为对象,在确定药物有效抗病毒作用的基础上,采用基因芯片技术分析了在HeLa细胞中病毒感染和药物处理对细胞表达谱的影响,并筛选出GA抗病毒作用的可能相关基因.同时用半定量RT-PCR方法对GA诱导上调、HSV-1诱导下调的基因(ACTG1、RAN、SODl)以及GA诱导下调、HSV-1诱导上调的基因(HYALl)进行了验证.研究GA抗病毒作用对细胞表达谱的影响,有利于深入理解药物的抗病毒机制.
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猪瘟病毒感染猪白细胞凋亡基因表达谱变化的研究
为了了解CSFV感染引起猪细胞凋亡的分子机制,利用基因芯片分析了猪感染CSFV前后基因组转录水平的变化.分离攻毒前和攻毒后猪外周血白细胞(Peripheral blood leucocyte,PBL),提取总RNA,经反转录和体外转录得到cRNA,与Affymetrix猪全基因组cDNA芯片进行杂交分析,筛选差异表达的凋亡基因.结果显示,感染猪的PBLs中共筛选到24个涉及细胞凋亡有关基因发生2倍以卜变化,并对差异表达的12个宿主细胞凋亡相关基因,用荧光定量RT-PCR进行了验证.功能分析显示,这些凋亡基因的表达变化与CSFV诱导宿主细胞凋亡的机制有关.本文首次用猪全基因组芯片研究了CSFV感染诱导宿主基因的表达变化,建立了CSFV感染猪细胞凋亡相关基因的表达谱,初步阐释了CSFV感染诱导宿主细胞凋亡的分子机制.
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采用基因芯片检出一例丙型肝炎病毒3b基因亚型的报告
研究表明,感染HCV的严重性与所感染的HCV基因型有一定的关系,并且不同的HCV基因型对干扰素治疗有不同的影响.HCV的基因分型目前缺乏统一的分类和命名方法.Chan等对5′NCR进行基因树分析,将HCV分为1、2、3三个主要的基因型[1],随后通过对C、NS3、NS5区段的分析指出,每种基因型均由两到三种基因亚型组成,并将其命名为1a、1b、2a等[2,3].Simmonds等[4]分离出HCV的基因型4,并发展了Chan的命名方法[5].同时Houghton等[6]将1a和1b分别命名为基因型Ⅰ和Ⅱ;Enomoto等[7]将2a和2b命名为基因型Ⅲ; Cha等[8]将3命名为基因型Ⅳ,并将以前在南非发现的一组HCV命名为基因型V.Okamoto等[9]和Mori等[10]将基因型2分为基因型Ⅲ和Ⅳ,基因型3分为基因型Ⅴ和Ⅵ.为了避免混淆,本文中采用Chan和Simmonds的命名方法.HCV的基因分型方法主要包括基因组或基因组的部分序列测序分析,型特异性引物PCR扩增(type-specific primers PCR)[9],限制性内切酶长度多态性分析(restriction fragment length polymorphism,RFLP)[4],线性探针法(line probe assay,LiPA)[7,11],以及Livache等[12]和Bidan等[13]采用的吡咯阵列传感器芯片的HCV基因分型方法.
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尖锐湿疣组织HPV基因芯片分型检测在临床中的应用
目的 探讨一种适合于临床应用的HPV- DNA分型检测方法.方法 利用HPV保守区引物PCR扩增和型特异性探针膜芯片杂交,对包括5种低危型( HPV6、11、42、43、44)和18种高危型(HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、53、56、58、59、66、68、73、83、MM4) HPV进行联合分型检测,并将分型结果测序验证.结果 在281例尖锐湿疣组织中发现265例HPV阳性(94.31％),PCR阳性标本均成功分型,其中低危型224例(84.53％),高危型41例(15.47％)；单一型223例(84.15％),混合型(多重感染)42例(15.85％).结论 基因芯片检测HPV- DNA灵敏度高,特异性好,可在检出HPV感染同时显示亚型,适用于临床进行HPV感染的诊断及研究.
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采用基因芯片技术分析南通市抗酸杆菌的菌群分布特征及其耐药性研究
目的 探讨基因芯片技术分析本市抗酸杆菌的菌群分布特征及其耐药性的价值.方法 选取我市2016年1月至2017年12月间收集的1436份抗酸杆菌阳性标本,其中1380份为痰液样本,38份为支气管肺泡灌洗液样本,18份为胸腹水样本;采用基因芯片技术分析抗酸杆菌的菌群分布,并分析各菌种的耐药性.结果 痰液标本中MTBC占92.75％,NTM占7.10％;胸腹水中MTBC占88.89％,NTM占11.11％;支气管肺泡灌洗液中MTBC占73.68％,NTM占21.05％.NTM对INH、RFP、EMB、SM、LFX及AMK耐药率均高于MTBC,且差异有统计学意义(P<0.05);NTM的多重耐药、广泛耐药及总耐药率均显著高于MTBC(P<0.05).结论 采用基因芯片技术分析我市抗酸杆菌分布情况,MTBC检出率显著高于NTM;药敏试验结果显示,MTBC总耐药率为31.95％,NTM总耐药率为100％.
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基因芯片快速检测脑脊液常见病原菌的应用研究
目的 探讨采用基因芯片方法在疑似颅内细菌感染患者的脑脊液标本中直接检测常见致病菌的可行性和临床意义,以期提高微生物检测的速度,将检验结果快速回馈给临床.方法 收集2015年3月至2016年7月疑似颅内感染患者脑脊液标本,从中筛检出30例阴性标本和77例阳性标本,从原始脑脊液标本中提取DNA,经PCR扩增后产物在基因芯片上杂交,其结果与同份标本的临床培养结果进行比较.结果 阴性标本中芯片法与培养法符合率为96.7%,阳性标本中芯片法与培养法符合率为41.6%,而剔除凝固酶阴性葡萄球菌后芯片法与培养法的符合率为78.1%.结论 基因芯片检测原始脑脊液标本对早期筛查具有一定的临床意义,提示临床初步抗生素的用药方向,减少用药的盲目性,减少耐药菌株的出现,有很好的发展前景.
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生物芯片及其应用
1 生物芯片简介生物芯片(biochip)是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术,它主要是指通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统,以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速与大信息量的检测.常用的生物芯片分为三大类:基因芯片(Gene chip, DNA chip, DNA microarray)、蛋白质芯片(Protein chip)和芯片实验室(Lab-on-a-chip).生物芯片的主要特点是高检测量、微型化和自动化.
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基于基因芯片数据的代谢网络重构及其应用
目的 基因组尺度的代谢网络重构提供了一种从系统层面深入观察生物体的方法,由此重构得到的网络是个体的“全基因组网络”.鉴于这种网络不能反映出不同环境条件下细胞内的动态变化过程,本文给出一种从基因芯片数据出发对生物体的实时“工作网络”进行重构的方法.方法 通过对基因芯片数据使用dChip软件计算探针的P-A call后可得到基因的表达谱,然后在所整合的多源数据库的辅助下经由“基因表达谱→酶→反应→代谢网络”的过程进行“工作网络”的自动化重构.结果 对来源于14种组织的182个干细胞样本进行工作网络重构的结果表明,所有干细胞之间具有较高的相似性,但不同组织来源的干细胞之间仍存在一定差异性.结论 以基因芯片数据为数据源的代谢网络重构方法可有效用于生物体的“工作网络”重构.
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融合基因芯片数据上下文特定网络的重构
目的 在特定类型细胞或特定环境条件下,已有的全基因组代谢网络中的部分反应并不参与到实际的代谢过程中.为反映特定条件下生物体代谢系统的工作状态,本文提出一种重构上下文特定网络的新方法,用来构建特定条件下的代谢网络.方法 首先根据基因芯片数据中蕴含的PA Calls信息,由基因-酶-反应之间的调控关系,计算出在表达层面上为“Absent”状态的反应集合.然后使用一个混合整数规划模型,从全基因代谢网络中删除表达为“Absent”状态的反应及其关联反应,在满足计量平衡等约束条件下,寻找与表达层面吻合优的网络,即为特定条件下的上下文特定网络.结果 重构了肝脏和心脏两种组织的上下文特定网络.实验结果表明,两种组织的上下文特定网络存在很大差异性,尤其在某些具有组织特异性的代谢功能上,如胆汁酸合成等.结论 融合基因芯片数据信息的上下文特定网络重构方法,能够有效构建反映特定条件下生物体代谢系统状态的上下文特定网络.
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基于小波变换-SAM方法的差异表达基因筛选研究
目的 基于微阵列表达数据,探索差异表达基因筛选的新的有效方法.方法 采用基于小波变换-SAM方法,通过调节△值,计算对应的假阳性率(FPR),从而筛选差异表达基因.结果 相对于小波变换前,基于小波变换-SAM方法 获得更好的筛选效果.结论 本方法适用于微阵列表达数据.获得更好的差异表达基因筛选效果,并且比传统的方法更具灵活性.
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小波多尺度在基因表达芯片分析中的应用研究
从基因表达芯片的特点出发,提出基因表达数据的小波多尺度理论分析方法,并介绍了从小波变换基因图像芯片去噪、基因表达的多尺度特征提取和基因表达调控的稳定性分析等三个不同层面对基因表达数据进行分析的基本思想、方法和应用概况,为生物信息学的发展和基因表达数据分析技术提供新的思路和方法.
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藏族人群原发性高血压易感基因全基因组关联分析
目的 通过全基因组关联分析(GWAS)发现并鉴定与藏族高血压关联的遗传变异.方法 结合高通量芯片分析和高效DNA混合池策略的SNP-MaP方法,对藏族原发性高血压(EH)患者与藏族正常对照进行了全基因扫描.筛选出有显著差异的位点后,用直接测序和PCR-RFLP的方法,进行群体验证,鉴定出各个基因型和相应等位基因的频率.结果 在全基因组的遗传标记中,5个标签位点的等位基因频率在患者组与对照组之间存在显著差异(P＜9.2×10-8).用直接测序和PCR-RFLP的方法进行群体验证,发现rs17136827和rs1866525两个位点的基因型和等位基因频率分布在两组间均无差异;rs9865108、rs12541835和rs4547758的基因型频率和等位基因频率在两组间的差异显著,携带C等位基因个体具有较高的EH发病风险.结论 证实affymetrix Human SNP芯片和高效混合池策略结合的SNP-MaP能够有效地大范围分析人类EH易感基因.rs9865108、rs12541835和rs4547758与藏族EH易感相关.
