醫(yī)療領(lǐng)域研究思路

1、高通量測(cè)序其他醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究思路,2015年2月,研究方向,進(jìn)化,發(fā)育,衰老,炎癥,免疫,藥物成癮,基因篩選,……,發(fā)育與組織分化,組織分化（histo-differentiation，histogen-esis，tissue-differentiation ）系指多細(xì)胞生物從未分化的細(xì)胞群，形成具有特定的形態(tài)和機(jī)能的組織過程。,發(fā)育與組織分化,發(fā)育指生命現(xiàn)象的發(fā)展，是一個(gè)有機(jī)體從其生命開始到成熟的變化，是生物有機(jī)體的自我構(gòu)建和自我組織

2、的過程。,發(fā)育生物學(xué)（developmentalbiology）是一門研究生物體從精子和卵子發(fā)生、受精、發(fā)育、生長(zhǎng)到衰老、死亡規(guī)律的科學(xué)。,配子在形成過程中基因組經(jīng)歷了去甲基化和重新甲基化的過程：在這個(gè)過程中形成了配子特有的甲基化模式和印記基因早期胚胎發(fā)育過程中基因組同樣經(jīng)歷了去甲基化和重新甲基化的過程：在這個(gè)過程中去除了親代配子的甲基化模式，并形成了胚胎自身的甲基化模式，但印記基因沒有變化,發(fā)育過程中甲基化變化,性成熟個(gè)體,配子

3、母細(xì)胞,成熟配子,早期胚胎,成體模式的胚胎,體細(xì)胞,生殖細(xì)胞,原始生殖細(xì)胞,,,,,,,,,,甲基化清洗,印記,保持印記,部分保持印記,保持印記,保持印記,甲基化清洗重塑,X染色體失活，基因的時(shí)空特異性表達(dá),甲基化異常導(dǎo)致的疾病，衰老,,甲基化測(cè)序， hiseq2000/2500平臺(tái)。,The DNA methylation landscape of human early embryos,Jul，2014,案例1,實(shí)驗(yàn)材料,DNA

4、去甲基化,組蛋白與甲基化,越來越多的研究表明，非編碼RNA（miRNA和lncRNA）在哺乳動(dòng)物胚胎早期發(fā)育與細(xì)胞分化過程中扮演著重要角色。然而，目前的研究仍處于具有重要功能的非編碼RNA的發(fā)掘與功能驗(yàn)證階段，對(duì)于非編碼RNA調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子機(jī)理仍需深入研究，特別是不同非編碼RNA在多個(gè)靶基因表達(dá)過程中的協(xié)同調(diào)控作。,非編碼RNA與發(fā)育,Braveheart , a Long Noncoding RNA Required for Ca

5、rdiovascular Lineage CommitmentBraveheart (Bvht),JAN 2013,案例2,對(duì)小鼠多分化階段的胚胎干細(xì)胞（Embryonic Stem Cells, ESCs）與成年小鼠大腦、肝臟和骨骼肌肉組織進(jìn)行長(zhǎng)鏈非編碼RNA測(cè)序研究后，發(fā)現(xiàn)了一種與心臟功能相關(guān)的長(zhǎng)鏈非編碼RNA，Braveheart（Bvht）。測(cè)序平臺(tái)：Illumina Hiseq 20002*100bp ~10Gb,文

6、章思路,對(duì)小鼠不同分化時(shí)期的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行了lncRNA測(cè)序后，鑒定出了47個(gè)在ESCs中高表達(dá)但在其他三種組織中中等表達(dá)的lncRNA,,AK143260這種lncRNA相對(duì)于其他幾種組織，在心臟組織中表現(xiàn)出高表達(dá)的現(xiàn)象，因此研究者對(duì)此lncRNA進(jìn)行進(jìn)一步的分析，并將其命名Braveheart,Braveheart,利用RACE（rapid amplification of cDNA ends）技術(shù)與lncRNA測(cè)序數(shù)據(jù)結(jié)合分析后發(fā)

7、現(xiàn)，bvht（AK143260）是一種包含三個(gè)外顯子的590nt長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄本,,,,,且具有一種缺少第一個(gè)外顯子的亞型結(jié)構(gòu),Braveheart結(jié)構(gòu),Braveheart結(jié)構(gòu),與對(duì)照組比較，沉默bvht之后0、3、6、9天后組織中表達(dá)量改變3X以上基因轉(zhuǎn)錄本熱圖,,功能驗(yàn)證,,首個(gè)被調(diào)控的基因,調(diào)控網(wǎng)絡(luò),研究人員對(duì)來自幼年、青春期、成年及老年的雌雄Fischer 344大鼠、涵蓋11種器官的320個(gè)樣本進(jìn)行了RNA測(cè)序，由此構(gòu)建出了一張綜

8、合大鼠轉(zhuǎn)錄組圖譜。繪制出40,064個(gè)基因和65,167種轉(zhuǎn)錄物表達(dá)譜，其中包括31,909種選擇性剪接轉(zhuǎn)錄變異體和2,367中非編碼基因/非編碼RNAs(ncRNAs)。他們發(fā)現(xiàn)一些器官富集、差異性表達(dá)的基因反映出已知的器官特異性生物活性。大量的轉(zhuǎn)錄物顯示器官特異性、年齡依賴性或性別特異性的差異表達(dá)模式。,A rat RNA-Seq transcriptomic BodyMap across 11 organs and 4 deve

9、lopmental stages,案例3,基因表達(dá)情況,藥物/治療,藥物在生物體內(nèi)能夠發(fā)揮各種生理作用，本質(zhì)在于藥物與生物體內(nèi)的各種靶點(diǎn)產(chǎn)生特異性和非特異性結(jié)合，從而影響生物的各種生理過程。非特異性結(jié)構(gòu)藥物與藥物的其化學(xué)結(jié)構(gòu)關(guān)系較小，主要受藥物的理化性質(zhì)的影響。特異性結(jié)構(gòu)藥物的作用主要通過藥物分子與受體（生物大分子）的有效結(jié)合。,藥物作用機(jī)制,受體 (包括離子通道）酶核酸載體蛋白類脂糖類在目前的上市藥物中，以受體為靶點(diǎn)的占

10、58％，以酶為靶點(diǎn)的占22％，核酸的占3％，其他靶點(diǎn)占17％。,藥物作用的生物靶點(diǎn),目前，藥物雖然都是通過基于表型或靶標(biāo)的機(jī)制。然而研究人員通常并不清楚藥物發(fā)揮作用具體的途徑和原因。阿司匹林就是一個(gè)范例。盡管它被開發(fā)出來已超過一個(gè)世紀(jì)，但到現(xiàn)在我們?nèi)圆磺宄脑敿?xì)機(jī)制。,為什么要研究藥物作用機(jī)制,RNA-Sequencing Analysis of HepG2 Cells Treated with Atorvastatin,HepG2（

11、人肝癌細(xì)胞）培養(yǎng)在不同濃度阿托伐他?。ń笛帲┑呐囵B(yǎng)基中（0, 2.5, 5, 10, 20 and 40 mM） 24h后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，阿托伐他汀藥物反應(yīng),案例1,藥物處理后121個(gè)基因表達(dá)量發(fā)生改變。其中110個(gè)基因表達(dá)量上調(diào)，11個(gè)基因表達(dá)量下降。,散點(diǎn)圖,功能注釋,發(fā)現(xiàn)了98個(gè)已知的可變剪接，其中11個(gè)基因發(fā)現(xiàn)可變剪接但是表達(dá)量上沒有差異。,可變剪接,Acupuncture Promotes Angiogenesis af

12、ter Myocardial Ischemia through H3K9 Acetylation Regulation at VEGF Gene,文章通過結(jié)扎冠狀動(dòng)脈左前降支建立大鼠心肌缺血模型，并用電針刺（EA）進(jìn)行處理，樣本共分4組：Control（10例）Control+EA （10例）MI （32例）EA （12例）利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析針刺療法保護(hù)心肌的分子機(jī)制。,Apr, 2014,案例2,心肌損傷,差異表達(dá)基因,,

13、VEGF信號(hào)通路上調(diào),H3K9乙酰化導(dǎo)致VEGF上調(diào),可能的分子機(jī)制,免疫,Next-generation sequencing of small RNAs from HIV-infected cells identifies phased microRNA expression patterns and candidate novel microRNAs differentially expressed upon infection,

14、探究HIV侵染對(duì)細(xì)胞miRNA的影響。HIV-1 LAI毒株和UV滅活的HIV-1 LAI毒株感染的5、12、24小時(shí)（之前研究證明病毒在侵染5小時(shí)檢測(cè)不到，12小時(shí)檢測(cè)量提高，24小時(shí)后達(dá)到最大）的SUP-T1（人T淋巴瘤細(xì)胞）細(xì)胞。數(shù)字表達(dá)譜和小RNA測(cè)序分析。,案例1,5小時(shí)和12小時(shí)處理樣本中鑒定得到的差異表達(dá)microRNAs很少，24小時(shí)處理的樣本中，差異表達(dá)的microRNAs較多（HIV組上調(diào)65個(gè)，下調(diào)39個(gè)，UV組

15、上調(diào)14個(gè)，下調(diào)4個(gè)）。顯示出HIV感染T細(xì)胞時(shí)間上的階段特異性。,差異基因,對(duì)差異表達(dá)microRNA進(jìn)行功能富集分析發(fā)現(xiàn)主要與細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄調(diào)控活動(dòng)相關(guān)。,互做網(wǎng)絡(luò),炎癥,炎癥是動(dòng)物機(jī)體對(duì)各種致炎因子及局部損傷所產(chǎn)生的防御性反應(yīng)?；静±碜兓蔷植拷M織的變質(zhì)、滲出和增生。臨床上,炎癥局部可有紅、腫、熱、痛及功能障礙,并伴有不同程度的全身反應(yīng)。炎癥是最常見的病理過程,是許多疾病的病理基礎(chǔ),例如 :肺炎、肝炎、腎炎、闌尾炎、結(jié)核病、風(fēng)濕

16、病等都屬于炎癥性疾病。炎癥是機(jī)體的防御適應(yīng)性反應(yīng),但會(huì)產(chǎn)生有害影響，需辨證分析。,炎癥,一. 生物性因子細(xì)菌、病毒、立克次體、支原體、真菌、螺旋體和寄生蟲等為炎癥最常見的原因。二. 免疫性因子 由各種變態(tài)原引起的炎癥.過敏性炎,過敏性皮炎,由抗原抗體復(fù)合物反應(yīng)引起的腎小球腎炎等。三.理化因素 （一)化學(xué)因素:強(qiáng)酸堿、某些有毒物質(zhì); 腐敗飲料等 （二)物理性因素：低溫.高溫.射線(X光.紫外線)四.機(jī)械性因子

17、此外,體內(nèi)某些病理過程，如組織壞死、出血、血栓形成，能組織分解等也可導(dǎo)致炎癥的發(fā)生。,炎癥的原因,Epigenetic Reprogramming in Mist1-/- Mice Predicts the Molecular Response to Cerulein-Induced Pancreatitis,對(duì)照組：C57/Bl6小鼠實(shí)驗(yàn)組：Mist1-/-的C57/Bl6小鼠，利用Cerulein誘導(dǎo)胰腺炎實(shí)驗(yàn)方法：針對(duì)組蛋白H