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研究目的: 应用基因表达谱芯片技术检测缺氧诱导的人胚视网膜微血管内皮细胞基因表达谱的变化,从基因表达调控网络的角度研究ROP的发病机制,系统研究基因表达谱的变化规律及意义,并对相关的差异表达基因进行初步的生物学功能分析,为进一步探讨早产儿视网膜病变(Retinopathy of Prematurity,ROP)的发病的分子机制奠定理论基础。 研究方法: 1.分离和提取胎龄为20~28周计划外引产胎儿的视网膜微血管内皮细胞(fetus human retinal microvascular endothelial cells,RMECs),进行原代细胞的培养与鉴定,5组细胞用氯化钴诱导缺氧生长状态,并设立5组正常对照组。 2. TRizol法提取5组细胞中总RNA,纯化mRNA,逆转录并用Cy3、Cy5标记,与Agilent公司SurePrint G3 Human GE8x60K Microarrays表达谱芯片杂交,分析芯片数据,获得5组样品的基因表达谱数据。 3.对5组细胞进行基因差异表达分析,以及相关差异表达基因聚类分析,并对差异表达基因进行初步的生物学功能分析等生物信息学分析。按照在每张芯片上,任一通道的信号值大于800为表达有意义,过滤掉弱信号值,并根据“处理/对照”的Ratio值,按差异倍数上调≥2.0倍,差异倍数下调≤0.5进行聚类,通过芯片差异显著性分析(significance analysis of microarray,SAM)软件对有表达差异的基因进行分析,以差异倍数≥2倍,P值≤0.05为差异显著性标准,初步筛选具有代表性的差异基因。利用基因本体学(gene ontology,GO)分析软件对差异基因进行生物信息学分析,并用实时荧光定量RT-PCR验证部分差异表达基因的表达。 研究结果: 1.成功分离、培养、鉴定未足月胎儿视网膜微血管内皮细胞,并用150μmol/l浓度的CoCl2诱导细胞缺氧增殖。 2.本研究按照在每张芯片上,任一通道的信号值大于800为表达有意义,过滤掉弱信号值,共筛选出15400个基因。根据“处理/对照”的Ratio值,按差异倍数上调≥2.0倍,差异倍数下调≤0.5进行聚类。通过SAM软件对有表达差异的基因进行分析,以差异倍数≥2倍,P值≤0.05为差异显著性标准,来筛选具有代表性的差异基因。共筛选出326个表达差异显著的基因。利用基因本体学(GO)分析中的生物学功能对差异基因进行分析,显示糖酵解、葡萄糖代谢过程、铁离子转运、碳水化合物代谢过程、细胞内铁离子平衡、对缺氧的反应、I型干扰素介导的信号、细胞对缺氧的反应、血管生成的正调节、卵母细胞成熟等通路的相关基因改变明显。 3.利用实时荧光定量RT-PCR验证的9个差异表达的基因,其结果与生物芯片检测结果一致,验证了生物芯片数据的准确性。 结论: 1.高效纯化细胞培养体系的实现和成功利用氯化钴模拟低氧环境为以后的相关实验提供了稳定的细胞来源和实验基础,并为ROP防治的研究奠定了理论基础。 2.缺氧诱导的人胚视网膜微血管内皮细胞基因表达谱有很大的改变,差异表达基因除了包括血管生成相关因子,还有铁离子代谢、转运相关基因的改变。 3.在差异表达显著的基因中,选取了ABCB6、HIF1A、HMOX1、TFR2、NIM1、CA9、ALDOC、ABCC6、CTHRC9个基因进行实时荧光定量RT-PCR验证,显示基因芯片与RT-PCR检测结果一致,验证了基因芯片数据的准确性。