共表達分析挖掘lncRNA的生物學功能

研究背景

煙霧病（MMD）是一種原因不明、慢性進行性的腦血管閉塞性疾病，主要表現(xiàn)為單側(cè)或雙側(cè)頸內(nèi)動脈遠端大腦中動脈和大腦前動脈近端狹窄或閉塞伴腦底部和軟腦膜煙霧狀、細小血管形成。臨床表現(xiàn)主要有腦缺血、腦出血及癲癇等。目前對于MMD的發(fā)病機理還不清楚，因此，挖掘與MMD發(fā)病相關(guān)的功能基因有助于MMD的診斷與治療。本研究從lncRNA和mRNA出發(fā)，運用共表達分析方法，挖掘了與MMD相關(guān)的lncRNA，為理解lncRNA在MMD中的作用提供了基礎(chǔ)。

研究結(jié)果

1 MMD特異性差異基因篩選

為尋找和MMD發(fā)病相關(guān)的lncRNA，研究人員對15個MMD患者和10個健康的個體的外周血樣本，運用SBC human lncRNA array（伯豪生物提供），進行了差異lncRNA和mRNA篩選。結(jié)果顯示，相比健康個體，共有880個差異lncRNA和2624個mRNA（P＜0.05, Fold Change＞2.0）。隨機選取其中的差異lncRNA和mRNA進行qRT-PCR驗證，可以發(fā)現(xiàn)，芯片結(jié)果和驗證結(jié)果保持高度一致。

2 差異mRNA功能挖掘

為理解芯片篩選到的差異mRNA的生物學功能，研究人員進行了GO和KEGG功能富集。結(jié)果顯示，上調(diào)的mRNA主要參與炎癥應答，傷害應答和防御等生物學功能；下調(diào)的mRNA主要參與神經(jīng)系統(tǒng)過程，轉(zhuǎn)錄調(diào)控等生物學功能。KEGG信號通路顯示，上調(diào)的mRNA主要參與Toll-like receptor signaling pathway, chemokine signaling pathway和MAPK signaling pathway；下調(diào)基因主要參與drug metabolism, retinol metabolism 和olfactory transduction等。

3 共表達挖掘lncRNA生物學功能

對于880個差異的lncRNA，怎么去挖掘他們的生物學功能，去解釋他們在MMD中的作用？研究人員把所有的差異lncRNA和mRNA進行了共表達分析，通過mRNA的生物學功能，來間接推測lncRNA的功能。結(jié)果顯示，有32個lncRNA和11個mRNA共表達，他們主要參與炎癥應答；26個lncRNA和2個mRNA共表達，主要參與Toll-like signaling pathway；41個lncRNA和6個mRNA共表達，主要參與cytokine-cytokine receptor interaction；15個lncRNA和6個mRNA共表達，主要參與MAPK signaling pathway。這樣，通過共表達分析，研究人員找到了和MMD發(fā)病相關(guān)的lncRNA。至于這些lncRNA的具體調(diào)控機制，需要以后的進一步實驗驗證。

研究結(jié)論

該研究的思路非常簡單，首先，MMD是一個發(fā)病機制還不清楚的疾��；其次，該研究通過外周血樣本挖掘MMD相關(guān)的lncRNA；最后，通過共表達分析，以mRNA為橋梁，來挖掘特定生物學功能的lncRNA。該研究沒有非常繁瑣的分子實驗工作，但是，也能發(fā)表影響因子還可以的文章。應該來說，對于想在非常短的時間里發(fā)表成果的小伙伴們，是非常值得學習的。

原文出處：Wang W, Gao F, Zhao Z, et al.Integrated Analysis of LncRNA-mRNA Co-Expression Profiles in Patients with Moyamoya Disease. Sci Rep. 2017.