高原肺水肿大鼠肺组织基因表达谱分析

目的利用基因芯片技术分析高原肺水肿(high altitude pulmonary edema,HAPE)大鼠模型肺组织差异表达基因,为深入探讨HAPE发生的分子机制提供新线索。方法将8周龄健康雄性SD大鼠[体质量(200±20)g]按随机数字表法分为常氧对照(NC)组、脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)组、低压低氧(Hypoxia)组和低压低氧复合低剂量LPS(HL)组。LPS组和HL组按照每100 g体质量尾静脉注射0.1 mL浓度为0.05%的LPS溶液,NC组和Hypoxia组给予等量生理盐水;Hypoxia组和HL组进行模拟海拔5000 m低压低氧处理6 h,NC组和LPS组于舱外同时饲养。检测肺组织的湿/干质量比(wet/dry mass ratio,WDR)、支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)蛋白含量,HE染色观察肺组织病理改变。提取肺组织总RNA,采用Affymetrix基因芯片检测mRNA表达谱,采用Metascape在线基因注释和分析系统(http://metascape.org)对差异表达基因进行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)信号通路聚类分析。结果HL组大鼠肺组织表现出明显的充血、水肿、肺泡间隔增宽。与NC组比较,HL组大鼠肺WDR显著增加(P<0.01),BALF蛋白含量显著升高(P<0.05)。基因表达检测发现,相对NC组,Hypoxia组有79个基因表达上调,59个基因表达下调,LPS组473个基因表达上调,695个基因表达下调,HL组669个基因表达上调,1253个基因表达下调。GO和KEGG信号通路聚类分析显示:HL组差异表达上调基因主要富集于细胞因子介导的信号通路、对IL-1的反应、炎症反应调节等生物学过程,以及细胞因子-细胞因子受体相互作用、TNF、NF-κB、IL-17、补体和凝血级联反应等信号通路;表达下调的基因主要富集到细胞外基质组织、内皮细胞迁移调控、细胞-基质黏附等生物学过程,以及黏着斑、Wnt、cGMP-PKG、PI3K-Akt、Rap1等信号通路。HL组大鼠肺组织中NF-κB、TNF-α、IL-1β以及IL-6的mRNA表达均显著上调(P<0.01)。结论低氧复合低剂量LPS可稳定复制大鼠HAPE模型,低氧可显著增强LPS诱导的炎症、免疫反应,显著增强炎症介质的表达,促进HAPE的发生发展。

建立cDNA微矩阵基因芯片技术并分析食管癌细胞系Eca109基因表达谱

为筛选食管癌相关基因,建立并应用cDNA微矩阵技术分析了食管癌细胞系ECa109基因表达谱。结果显示,在886条基因中,ECa109细胞系与正常食管上皮细胞间存在显著差异表达的基因有107条(12.08%),其中表达上调的51条(5.76%),表达下调的56条(6.32%)。定量RT-PCR验证其中2个基因的表达水平,结果一致。建立T7 RNA聚合酶扩增技术,并对比分析了无扩增样品的基因表达谱,两者表现了较好的吻合性,这为cD-NA微阵技术分析原发性食管癌微量肿瘤细胞的基因差异表达谱提供了方法学。食管癌细胞株ECa109基因表达谱的分析也使我们对食管癌病变机制有了一个初步的了解。

表达谱基因芯片

表达谱基因芯片具有高通量、缩微、多参数、平行化等优点 .在功能基因组学研究中正发挥越来越重要的作用 .就其原理、应用。

表达谱基因芯片的可靠性验证分析

cDNA芯片是一项新兴的能评估检测全范围mRNA表达水平变化的技术。通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对cDNA芯片实验的重复性进行检验 ,利用相关系数 (correlationcoefficient,R)、变异系数 (coefficientofvariation ,CV)和假阳性率 (falsepositiverate,FPR)分析cDNA芯片数据的可靠程度 ,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估。结果证实 ,该芯片系统得到的cDNA表达谱数据相关系数一般大于 0 9,平均变异系数 15 %左右 ,假阳性率控制在 3%以内。还提出一致率 (consistencerate,CR)的概念 ,作为衡量cDNA芯片系统重复性的新参数 ,同时阐述了该参数优于目前常用的相关系数及变异系数的特点。另外 ,通过比较芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同批次芯片和不同标记过程对实验的影响 ,来分析芯片数据的系统误差来源。并提出重复两次实验 。

基因芯片技术与基因表达谱研究

基因芯片技术是近年来出现的分子生物学与微电子技术相结合的最新DNA分析检测技术。该技术将成为信息科学与生命科学之间的联系纽带 ,为后基因组时代基因功能的分析提供一种最重要的技术手段。

用cDNA芯片检测大鼠心肌缺血预适应后基因表达谱的改变

为了检测缺血预适应后大鼠心肌基因表达谱的改变 ,采用cDNA芯片方法对缺血预适应后大鼠心肌基因谱的改变进行检测。结果发现 ,缺血预适应大鼠心肌中差异表达基因共 75项 ,其中表达上调基因 4 8项 ,表达下调基因 2 7项。采用逆转录—聚合酶链反应进一步验证了cDNA芯片结果的可靠性 ,并初步分析了基因表达谱改变在缺血预适应诱导的心肌内源性保护作用中有一定意义。以上研究有助于从基因水平阐明缺血预适应诱导的心肌保护的分子机制 ,为临床防治缺血 再灌注损伤及缺血性心脏疾病提供新的思路。

应用cDNA芯片分析79个新基因的人胚组织表达谱

大规模cDNA测序和生物信息学技术相结合 ,得到来自于商品化的人胚肾cDNA文库 79个代表新基因的表达序列标签 (EST) .随后 ,采用高速度机械手制备这些cDNA的基因芯片 ,用于鉴定 79个新基因的ESTs在2 0周、 2 6周两个胚胎时期 6种组织中的基因表达状况 ,以研究这些EST片段代表的新基因功能提供线索 .通过芯片杂交及结果分析 ,得到同一个组织两个不同时相 8个差异表达的基因 。

表达谱基因芯片技术研究甘草甜素上调白介素-18基因的表达

目的:了解甘草甜素调节白介素-18(IL-18)基因启动子的活性,为甘草甜素的作用机制提供理论依据. 方法:应用基因表达谱芯片技术对于甘草甜素刺激HepG2 细胞之后的基因表达谱进行研究.聚合酶链反应(PCR)扩增IL-18基因启动子,命名为IL-18P.以T-A克隆法,将IL- 18P基因片段连入载体pGEM-T.将获得的质粒pT-IL- 18P,与报告质粒pCAT3-basic分别用KpnⅠ和BglⅡ双酶切后构建IL-18启动子报告基因表达载体pCAT3-IL-18P, 以重组表达质粒pCAT3-IL-18P瞬时转染HepG2细胞,以转染pCAT3 basic的HepG2细胞为阴性对照,甘草甜素刺激后24 h后收获细胞.用酶联免疫黏附法(ELISA)检测细胞中氯霉素乙酰转移酶(CAT)的表达活性. 结果:表达谱基因芯片研究结果表明,甘草甜素可上调IL- 18基因表达水平达2.815倍.构建的报告载体pCAT3-IL- 18P经过序列分析和酶切鉴定正确.pCAT3-IL-18P和甘草甜素瞬时转染的HepG2细胞的CAT表达活性是CAT3空载体的7.7倍,pCAT3-IL-18P的1.5倍. 结论:甘草甜素可以上调IL-18启动子的活性,进而上调IL-18基因的表达.为深入了解甘草甜素的免疫调节作用及其在病毒的清除过程中的作用机制提供新的理论依据.

注射用丹参多酚酸治疗糖尿病大鼠脑卒中的基因芯片表达谱分析

目的研究注射用丹参多酚酸对糖尿病大鼠脑卒中脑组织基因表达谱的影响。方法将Wistar大鼠随机分为假手术组(DM+Sham)、糖尿病脑缺血/再灌注损伤模型组(DM+MCAO/R)、依达拉奉组(6 mg·kg^(-1),ED)、丹参多酚酸治疗组(5.25、10.5、21 mg·kg^(-1),SLI),每组13只。缺血/再灌注3 h后尾静脉注射给药,每日1次,连续给药14d。末次给药30 min后,分别用TTC染色和基因芯片技术检测梗死体积和脑组织中相关基因表达。结果给药14 d后,与假手术组相比,模型组筛选出67个差异基因,其中41个上调,26个下调;丹参多酚酸(21 mg·kg^(-1))治疗组与模型组比较差异基因有59个,其中45个上调,14个下调,由聚类分析可得糖尿病局灶性脑缺血/再灌注损伤恢复期有多种基因如Ly6i、Pax7、Irx2发现明显变化,通路分析发现,主要涉及凝血止血、炎症、氧化应激、物质代谢、神经血管新生及信号传导等。结论丹参多酚酸治疗糖尿病脑卒中主要通过干预凝血止血、炎症、氧化应激、物质代谢、神经血管新生及信号传导等达到治疗目的。

表达谱基因芯片技术及其在动物基因组研究中的应用

将对表达谱基因芯片的原理、分类、技术流程、优点和在动物基因组研究中的应用以及存在问题作一综述,并对其应用前景进行展望。

用限制性cDNA文库制作K562细胞基因表达谱芯片探针

以人红白血病K5 6 2细胞为材料 ,应用限制性显示PCR(RD -PCR)技术构建cDNA文库 .该文库通过PCR引物 3′端延伸两个不同碱基形成 136对引物对cDNA进行限制性扩增 ,得到 136组不同的PCR扩增产物 ,纯化后与载体连接并转化细菌 ,即为限制性cDNA文库 .根据不同的分组进行克隆的鉴定和分离 ,并进行大量扩增制备cDNA芯片探针 .该方法构建的文库因经过了限制性分组扩增 ,每组均含有特定的cDNA ,因而大大加快了随后克隆的分离和鉴定的速度 ,为基因芯片探针制备提供了一个新方法 .

基因芯片表达谱在椎间盘退变领域应用的研究进展

椎间盘退变是指椎间盘自然老化、退化的生理病理过程，它是一系列脊柱退行性疾病的病理基础，可引起椎管狭窄、脊柱节段不稳、骨赘形成，导致腰腿痛、椎间盘突出及神经根或脊髓压迫。对椎间盘退变引起的脊柱疾患可采用保守或手术治疗。脊柱融合术是目前治疗椎间盘退变引起的椎间盘突出、椎管狭窄等相关疾病的“金标准”，但会改变脊柱生物力学结构，加速邻近节段退变，甚至有再次手术的风险。因此，明确椎间盘退变发病机制，对相关疾病的诊断和治疗具有重要意义。20世纪60年代起，国内外学者开始研究椎间盘退变的病因，但至今确切机制仍不清楚。有研究表明，椎间盘退变过程中出现许多细胞事件的异常，如椎间盘髓核细胞凋亡数量增加、各种炎性因子和基质金属蛋白酶类表达量增多等。这一系列变化提示椎间盘内特定分子基因表达失调，进而导致各层次调节因素发生变化。

基因芯片表达谱数据的预处理分析

基因芯片数据的预处理是一个十分关键的步骤,通过数据过滤获取需要的数据、数据转换满足正态分布的分析要求、缺失值的估计弥补不完整的数据、数据归一化纠正系统误差等处理为后续分析工作做准备,预处理分析的重要性并不亚于基因芯片的后续分析,它将直接影响后续分析是否能得到预期的结果.本文重点综述了cDNA芯片的数据预处理,简要地概述寡核苷酸芯片的数据预处理.

应用表达谱基因芯片筛选植物激活蛋白处理水稻相关差异基因

应用基因表达谱检测植物激活蛋白处理水稻相关差异基因的表达,建立相关基因表达谱。用Cy5和Cy3分别标记激活蛋白处理和对照cDNA,将两种荧光探针混合,与载有10368位点的水稻表达谱cDNA基因芯片进行杂交,并用芯片扫描系统进行扫描,通过Cy5与Cy3信号强度比值的计算研究基因的表达差异。共获得97个差异表达基因,其中上调基因4个,下调基因93个。应用基因表达谱芯片成功筛选了植物激活蛋白处理水稻差异表达的基因,为深入揭示该激活蛋白的作用机制研究提供依据。

凋亡和周期基因芯片研究As_2O_3对NB4细胞凋亡相关基因表达谱的影响

目的:利用细胞凋亡和周期基因芯片研究As2O3作用前后NB4细胞基因表达谱的差异性,寻找As2O3诱导NB4细胞凋亡的相关基因并分析其可能机制。方法:流式细胞仪检测细胞凋亡率,抽提对照及诱导组细胞的mRNA,通过逆转录将As2O3处理前后的NB4细胞cDNA进行生物素标记,用含269个目的基因的细胞凋亡和周期基因芯片进行杂交,GEArray软件分析,筛选出As2O3诱导前后表达有差异的基因。芯片结果用荧光定量聚合酶链反应(realtimepolymerasechainreaction)进行验证。结果:筛选出As2O3作用前后表达有差异的基因共100条(占芯片基因总数的37.2%),其中97条(97/100,97%)基因表达上调,3条(3/100,3%)基因表达下调。表达上调的基因主要包括肿瘤坏死因子配体和受体家族、bcl2家族、半胱氨酸家族、DNA损伤检测和P53途径以及细胞分裂周期蛋白和激酶等基因。结论:As2O3主要通过上调促凋亡基因表达来诱导NB4细胞凋亡,其中TNFSF15、Apaf1、Caspase3和p16等基因可能参与As2O3诱导的NB4细胞凋亡,As2O3诱导NB4细胞凋亡的可能机制主要涉及TNF途径、线粒体途径、Caspase途径、细胞周期抑制途径和P53途径等。

基因芯片技术在食管鳞癌转移相关基因表达谱筛选中的应用

目的研究人食管鳞癌转移相关基因表达谱,探讨食管鳞癌的转移机制。方法选取392个与肿瘤转移相关的基因克隆,制备成肿瘤转移基因芯片。提取食管鳞癌组织以及正常食管组织RNA,反转录后标记为cDNA探针,与cDNA芯片杂交,经扫描及Quantarray3.0软件分析后比较两种组织中的差异表达基因。结果共筛查出差异表达基因58条,其中表达上调基因36条、下调基因22条,包括癌基因、抑癌基因、黏附分子、基质金属蛋白酶、信号转导因子、细胞代谢和免疫相关基因等。结论基因芯片筛查食管鳞癌转移相关基因表达谱可为明确食管鳞癌转移机制提供重要参考。

用基因芯片研究异丙酚麻醉大鼠丘脑基因表达谱

目的:运用基因芯片研究异丙酚麻醉大鼠丘脑基因表达谱的变化.方法:SD大鼠12只,随机分为对照组和异丙酚组,每组6只.对照组、异丙酚组大鼠分别腹腔注射生理盐水或100mg/kg异丙酚.1h后,取丘脑,抽提RNA,以RNA为模板逆转录合成cDNA,以cDNA为模板转录生物素标记的cRNA,cRNA经提纯、片断化后与大鼠神经生物学表达芯片U34杂交;杂交后的芯片用扫描仪检测信号,收集图像,用Mi-croarraySuiteVersion5.0软件分析差异表达基因并对其作初步功能分析.结果:1323条待测基因中,异丙酚麻醉后221条基因差异表达,上调表达80条,下调表达141条,其中差异表达超过两倍的为53条.差异性表达的基因功能可分为离子通道、信号转导、转录因子、细胞因子等.结论:异丙酚麻醉可诱导大鼠丘脑众多基因的差异表达,基因芯片是研究全麻机制的有效方法.

应用cDNA表达谱芯片研究子宫内膜癌基因的表达谱

目的:应用cDNA表达谱芯片研究不同分化程度人子宫内膜癌组织的基因表达谱,分析子宫内膜癌发生、发展过程中基因表达的变化。方法:用一步法抽提5例高分化和4例低分化人子宫内膜癌组织和36例正常子宫内膜组织的总RNA,在反转录合成cDNA探针的同时以Cy3和Cy5标记肿瘤组和正常对照组,将Cy3和Cy5标记探针混合后与含有13 824个基因的人表达谱芯片杂交。经洗片、扫描、软件处理后,分析子宫内膜癌和正常子宫内膜对照之间基因表达谱的差异。对高分化和低分化子宫内膜癌基因表达谱进行聚类分析。结果:子宫内膜癌组织和正常对照基因表达谱比较,差异2倍以上基因共有26条,表达上调和下调的基因分别为2条和24条。聚类分析显示,通过基因表达谱基本可将高分化和低分化子宫内膜癌分开。结论:通过基因表达谱差异研究可以发现与子宫内膜癌发生、发展相关的基因;癌基因表达谱聚类分析可能会帮助判断高危和低危子宫内膜癌,有利于子宫内膜癌患者个体化治疗方案的制定。

实时荧光定量RT-PCR和cDNA基因芯片方法分析食管癌组织中基因的表达

目的:采用实时荧光定量RT-PCR和cDNA基因芯片2种技术分析食管癌细胞基因表达的特征。方法:应用cDNA基因芯片筛选15例食管癌基因表达谱,用实时荧光定量RT-PCR验证其中16个基因的表达变化。结果:实时荧光定量RT-PCR和cDNA基因芯片技术对16个基因的检测结果一致,不仅变化方向相同,而且表达值非常接近。结论:cDNA基因芯片和实时荧光定量RT-PCR分析基因表达变化都是可信的,基因芯片筛选基因表达谱具有高通量大规模的特点,而实时荧光定量RT-PCR则适合单个基因表达变化的研究,两者互为补充和印证。