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血液肿瘤转录组研究

发布日期:2013/9/12 13:48:10      

研究目的和意义

        基于不同的新一代测序研究方案,寻找适用于白血病早期诊断、疾病分期或分级、预后的分子标记,药物筛选的靶标,指导个体化用药的分子依据。

研究对象

        血液病类型:骨髓增生异常综合症(MDS),多发性骨髓瘤,非霍奇金淋巴瘤,霍奇金淋巴瘤,慢性淋巴细胞白血病,慢性髓细胞白血病,急性淋巴细胞白血病,急性髓细胞白血病(急性粒细胞白血病)。

        取样标准:病理样品中血液或骨髓中非正常的细胞数占80%以上,白血病早期或康复期非正常细胞数在10%以下的血液样品作为对照。


新一代测序方案

        RNA-seq(poly A尾法mRNA测序)发现癌症发生或转移相关的mRNA的变异(几乎所有基因的表达量差异、基因融合和选择性剪切等事件)。

        Small RNA-seq(小RNA测序)分析miRNA的表达量差异,预测miRNA作用的靶基因,筛选可用于疾病诊断和预后的分子标记。

        lncRNA-seq(长链非编码RNA测序)通过polyA尾抓取和核糖体去除的方法,富集mRNA和lncRNA,可以发现样品中的新lncRNA,并同时检测样本中的mRNA和lncRNA,进行共表达分析,以mRNA的功能富集分析挖掘lncRNA的功能和潜在作用机制,探讨lncRNA和疾病的关系。


案例解读

案例(一)人类B淋巴细胞转录组测序研究基因表达情况

        2011年,Toung JM等研究者对20位正常人的B淋巴细胞(human B-cells)total RNA进行转录组测序,得到共879M 50bp长的reads。发现20,766个基因有表达,67,453个可变剪接,801个新转录本。宏观认识人B淋巴细胞的基因表达情况、基因结构,结果应用在UCSC Genome Browser。

1. 预测新转录本

        转录组测序不仅可知道已知转录本的表达,还可预测新的转录本。使用Cutfflinks对测序产物进行注释,得到230,006条基因。去除已知基因和基因组上的重复序列,得到了801个新转录本。

图1. 在13号染色体上发现新转录本,其中该基因存在5个可变剪接异构体


2. 转录组测序可检测低表达丰度的转录本

图2. 以染色体为单位分析基因的表达情况(以第1、2条染色体为例)。X轴表示染色体上的物理距离(以M为单
位),Y轴表示基因的数目,红色表示表达的基因(FPKM值大于等于0.050),蓝色表示不表达的基因

案例(二)RNA-seq 检测基因融合

        2012年,Wen H等研究者通过对45例急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)样本的Total RNA进行转录组测序,确定了134个融合基因,其中7个融合基因只存在于正常核型的AML病例中。CIITA,一个阻断B细胞淋巴瘤与Hodgkin 病II类MHC基因表达的主调控因子,在48%正常核型的AML病例中被发现与DEXI融合。该融合基因可能作为正常核型AML的遗传标记物。

1. 基因融合的检测


2. 融合基因的蛋白网络图注释

图3. CIITA-DEXI融合基因的蛋白网络图

案例(三)small RNA测序发现新的miRNA与白血病相关

        研究者通过对白血病细胞和正常造血细胞进行了高通量测序技术,发现了大量新的miRNA,其中153个已知miRNA, 16个新miRNA以及170个预测出的新miRNA只在急性淋巴细胞白血病中表达,而140个已知miRNA, 2 个新miRNA 以及82 个预测出的新miRNA只在正常造血细胞中表达。这项结果有助于让我们能更深入的了解miRNA在急性淋巴细胞白血病的功能及机制。

图5. 通过高通量测序得到大量新miRNA

参考文献

1. Toung JM, Morley M, Li M, et al. RNA–sequence analysis of human B–cells. Genome Res. 2011; 21(6): 991–8.
2. Wen H, Li Y, Malek SN, et al. New fusion transcripts identified in normal karyotype acute myeloid leukemia. PLoS One. 2012; 7(12):e51203.
3. Schotte D, Akbari MF, Lange–Turenhout EA, et al. Discovery of new microRNAs by small RNAome deep sequencing in childhood acute lymphoblastic leukemia.Leukemia. 2011; 25(9): 1389–99.

G0011 锐博生物——基于新一代测序的血液肿瘤转录组学研究.pdf




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