医疗领域研究思路

高通量测序其他医学领域研究思路,2015年2月,研究方向,进化,发育,衰老,炎症,免疫,药物成瘾,基因筛选,发育与组织分化,组织分化（histo-differentiation，histogen-esis，tissue-differentiation ）系指多细胞生物从未分化的细胞群，形成具有特定的形态和机能的组织过程。,发育与组织分化,发育指生命现象的发展，是一个有机体从其生命开始到成熟的变化，是生物有机体的自我构建和自我组织的过程。,发育生物学（developmentalbiology）是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。,配子在形成过程中基因组经历了去甲基化和重新甲基化的过程：在这个过程中形成了配子特有的甲基化模式和印记基因早期胚胎发育过程中基因组同样经历了去甲基化和重新甲基化的过程：在这个过程中去除了亲代配子的甲基化模式，并形成了胚胎自身的甲基化模式，但印记基因没有变化,发育过程中甲基化变化,性成熟个体,配子母细胞,成熟配子,早期胚胎,成体模式的胚胎,体细胞,生殖细胞,原始生殖细胞,甲基化清洗,印记,保持印记,部分保持印记,保持印记,保持印记,甲基化清洗重塑,X染色体失活，基因的时空特异性表达,甲基化异常导致的疾病，衰老,甲基化测序， hiseq2000/2500平台。,The DNA methylation landscape of human early embryos,Jul，2014,案例1,实验材料,DNA去甲基化,组蛋白与甲基化,越来越多的研究表明，非编码RNA（miRNA和lncRNA）在哺乳动物胚胎早期发育与细胞分化过程中扮演着重要角色。然而，目前的研究仍处于具有重要功能的非编码RNA的发掘与功能验证阶段，对于非编码RNA调节基因表达的分子机理仍需深入研究，特别是不同非编码RNA在多个靶基因表达过程中的协同调控作。,非编码RNA与发育,Braveheart , a Long Noncoding RNA Required for Cardiovascular Lineage CommitmentBraveheart (Bvht),JAN 2013,案例2,对小鼠多分化阶段的胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells, ESCs）与成年小鼠大脑、肝脏和骨骼肌肉组织进行长链非编码RNA测序研究后，发现了一种与心脏功能相关的长链非编码RNA，Braveheart（Bvht）。测序平台：Illumina Hiseq 20002*100bp 10Gb,文章思路,对小鼠不同分化时期的胚胎干细胞进行了lncRNA测序后，鉴定出了47个在ESCs中高表达但在其他三种组织中中等表达的lncRNA,AK143260这种lncRNA相对于其他几种组织，在心脏组织中表现出高表达的现象，因此研究者对此lncRNA进行进一步的分析，并将其命名Braveheart,Braveheart,利用RACE（rapid amplification of cDNA ends）技术与lncRNA测序数据结合分析后发现，bvht（AK143260）是一种包含三个外显子的590nt长的转录本,且具有一种缺少第一个外显子的亚型结构,Braveheart结构,Braveheart结构,与对照组比较，沉默bvht之后0、3、6、9天后组织中表达量改变3X以上基因转录本热图,功能验证,首个被调控的基因,调控网络,研究人员对来自幼年、青春期、成年及老年的雌雄Fischer 344大鼠、涵盖11种器官的320个样本进行了RNA测序，由此构建出了一张综合大鼠转录组图谱。绘制出40,064个基因和65,167种转录物表达谱，其中包括31,909种选择性剪接转录变异体和2,367中非编码基因/非编码RNAs(ncRNAs)。他们发现一些器官富集、差异性表达的基因反映出已知的器官特异性生物活性。大量的转录物显示器官特异性、年龄依赖性或性别特异性的差异表达模式。,A rat RNA-Seq transcriptomic BodyMap across 11 organs and 4 developmental stages,案例3,基因表达情况,药物/治疗,药物在生物体内能够发挥各种生理作用，本质在于药物与生物体内的各种靶点产生特异性和非特异性结合，从而影响生物的各种生理过程。非特异性结构药物与药物的其化学结构关系较小，主要受药物的理化性质的影响。特异性结构药物的作用主要通过药物分子与受体（生物大分子）的有效结合。,药物作用机制,受体 (包括离子通道）酶核酸载体蛋白类脂糖类在目前的上市药物中，以受体为靶点的占58，以酶为靶点的占22，核酸的占3，其他靶点占17。,药物作用的生物靶点,目前，药物虽然都是通过基于表型或靶标的机制。然而研究人员通常并不清楚药物发挥作用具体的途径和原因。阿司匹林就是一个范例。尽管它被开发出来已超过一个世纪，但到现在我们仍不清楚它的详细机制。,为什么要研究药物作用机制,RNA-Sequencing Analysis of HepG2 Cells Treated with Atorvastatin,HepG2（人肝癌细胞）培养在不同浓度阿托伐他汀（降血脂药）的培养基中（0, 2.5, 5, 10, 20 and 40 mM） 24h后进行转录组测序，阿托伐他汀药物反应,案例1,药物处理后121个基因表达量发生改变。其中110个基因表达量上调，11个基因表达量下降。,散点图,功能注释,发现了98个已知的可变剪接，其中11个基因发现可变剪接但是表达量上没有差异。,可变剪接,Acupuncture Promotes Angiogenesis after Myocardial Ischemia through H3K9 Acetylation Regulation at VEGF Gene,文章通过结扎冠状动脉左前降支建立大鼠心肌缺血模型，并用电针刺（EA）进行处理，样本共分4组：Control（10例）Control+EA （10例）MI （32例）EA （12例）利用转录组测序分析针刺疗法保护心肌的分子机制。,Apr, 2014,案例2,心肌损伤,差异表达基因,VEGF信号通路上调,H3K9乙酰化导致VEGF上调,可能的分子机制,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,探究HIV侵染对细胞miRNA的影响。HIV-1 LAI毒株和UV灭活的HIV-1 LAI毒株感染的5、12、24小时（之前研究证明病毒在侵染5小时检测不到，12小时检测量提高，24小时后达到最大）的SUP-T1（人T淋巴瘤细胞）细胞。数字表达谱和小RNA测序分析。,案例1,5小时和12小时处理样本中鉴定得到的差异表达microRNAs很少，24小时处理的样本中，差异表达的microRNAs较多（HIV组上调65个，下调39个，UV组上调14个，下调4个）。显示出HIV感染T细胞时间上的阶段特异性。,差异基因,对差异表达microRNA进行功能富集分析发现主要与细胞周期、转录调控活动相关。,互做网络,炎症,炎症是动物机体对各种致炎因子及局部损伤所产生的防御性反应。基本病理变化是局部组织的变质、渗出和增生。临床上,炎症局部可有红、肿、热、痛及功能障碍,并伴有不同程度的全身反应。炎症是最常见的病理过程,是许多疾病的病理基础,例如 :肺炎、肝炎、肾炎、阑尾炎、结核病、风湿病等都属于炎症性疾病。炎症是机体的防御适应性反应,但会产生有害影响，需辨证分析。,炎症,一. 生物性因子细菌、病毒、立克次体、支原体、真菌、螺旋体和寄生虫等为炎症最常见的原因。二. 免疫性因子 由各种变态原引起的炎症.过敏性炎,过敏性皮炎,由抗原抗体复合物反应引起的肾小球肾炎等。三.理化因素 （一)化学因素:强酸碱、某些有毒物质; 腐败饮料等 （二)物理性因素：低温.高温.射线(X光.紫外线)四.机械性因子 此外,体内某些病理过程，如组织坏死、出血、血栓形成，能组织分解等也可导致炎症的发生。,炎症的原因,Epigenetic Reprogramming in Mist1-/- Mice Predicts the Molecular Response to Cerulein-Induced Pancreatitis,对照组：C57/Bl