论文部分内容阅读
目的检验长链非编码RNA H19(lnc RNA H19)与壮族精神分裂症的相关性,构建lnc RNA H19-micro RNA(mi RNA)-酪氨酸代谢通路(TMP)调控网络;找出网络中与壮族精神分裂症相关的差异表达mi RNAs,并进行诊断价值评估;检测关系轴中lnc RNA H19对mi RNA、靶基因、蛋白及细胞功能的影响,阐明lnc RNA H19作用于mi RNAs调控TMP进而影响壮族精神分裂症发生的作用机制。方法第一部分:lnc RNA H19与壮族精神分裂症的相关性研究及lnc RNA H19-mi RNAs-TMP调控网络的构建首先,通过实时定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)实验在50例壮族精神分裂症患者和46例对照中检测lnc RNA H19的表达量,使用SPSS 20.0软件进行分析,建立lnc RNA H19与壮族精神分裂症的相关性。其次,通过mi Records数据库进行TMP基因COMT、DBH、ADH1B、TH的靶向mi RNAs预测,选择至少同时满足3个以上预测软件的靶向mi RNAs,并且能同时调控两个以上基因的mi RNAs进行下一步分析。最后,通过DIANA-Lnc Base v2分析平台对上述mi RNAs进行lnc RNA H19-mi RNA结合情况预测,选出评分预测模块得分0.5以上或在实验预测模块被预测到的mi RNAs,用Cytoscape软件绘制lnc RNA H19-mi RNAs-TMP调控网络,以此网络中的mi RNAs作为后续研究的候选mi RNAs。第二部分:候选mi RNAs与壮族精神分裂症的人群关联研究及其诊断价值研究采用q RT-PCR检测壮族精神分裂症病例对照样本中候选mi RNAs的表达量,用SPPS 20.0软件进行差异比较、绘制应用受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线,计算单个mi RNA的曲线下面积(Area Under the Curve,AUC)、灵敏度、特异度及约登指数等指标。随后,调用R程序包构建决策树、支持向量机、随机森林、XGBoost、人工神经网络模型等机器学习方法拟合多个mi RNAs,建立最优模型。采用Z检验进行AUC比较,评估单个mi RNA之间、不同模型之间、不同模型与单个mi RNA之间是否存在差异。第三部分:lnc RNA H19通过影响mi RNAs调控TMP的作用机制研究通过micro RNA.org数据库对lnc RNA H19-mi RNAs-TMP网络中因子间结合位点进行分析,选出最优lnc RNA H19-mi RNA-m RNA轴并进行细胞实验研究。细胞实验选用人神经母细胞瘤细胞系(SH-SY5Y)进行,用q RT-PCR、蛋白印迹法(Western-blot)、细胞增殖/毒性实验(CCK-8)、流式细胞术等实验技术检测干扰lnc RNA H19对mi RNA、靶基因、蛋白及细胞功能等的影响。结果第一部分:lnc RNA H19与壮族精神分裂症的相关性研究及lnc RNA H19-mi RNAs-TMP调控网络的构建(1)在壮族精神分裂50例和健康对照46例中,性别组间均衡,对照组的年龄大于病例组(P0.05)。(3)机器学习方法构建诊断模型结果:采用机器学习不同算法对has-mir-625、has-mir-361-3p、hsa-mi R-505这3个mi RNAs进行拟合,结果为1)XGBoost模型的AUC为0.928,95%CI为[0.807-1.000],灵敏度为0.87、特异度为1.00、约登指数为0.87;2)随机森林模型的AUC为0.928,95%CI为[0.829-1.000],灵敏度为0.93、特异度为0.92、约登指数为0.85;3)决策树模型的AUC为0.921,95%CI为[0.823-1.000],灵敏度为0.87、特异度为0.92、约登指数为0.79;4)支持向量机模型的AUC为0.954,95%CI为[0.877-1.000],灵敏度为0.93、特异度为0.77、约登指数为0.70;5)人工神经网络模型的AUC为0.949,95%CI为[0.868-1.000],灵敏度为0.86、特异度为0.85、约登指数为0.71。对这5个模型进行AUC比较,结果两两之间差异无统计学意义(均为P>0.05)。与单个mi RNA比较,支持向量机模型和人工神经网络模型AUC高于单个mi RNA(均P<0.05)。第三部分:lnc RNA H19通过影响mi RNAs调控TMP的作用机制研究通过生物信息学分析,本研究选择lnc RNA H19-has-mir-505/has-mir-625-DBH轴进行细胞实验研究,其结果如下:(1)lnc RNA H19干扰组has-mir-625的表达量低于空载对照组(P0.05)。(2)在转入lnc RNA H19干扰质粒后48h和72h后,干扰组细胞增殖能力均高于空载对照组(均为P<0.05)。(3)lnc RNA H19干扰组DBH蛋白表达高于空载对照组;而流式细胞实验结果显示,干扰H19后对细胞凋亡没有影响。结论(1)lnc RNA H19与壮族精神分裂症相关,可能是通过影响DBH蛋白的表达调控TMP,进而影响壮族精神分裂症的发生、发展;lnc RNA H19还可以通过影响细胞增殖能力对壮族精神分裂症产生影响。(2)微小RNA has-mir-625、has-mir-361-3p、hsa-mi R-505与壮族精神分裂症相关,有望成为壮族精神分裂症的潜在诊断生物标志物。(3)通过机器学习方法可以拟合多个mi RNAs构建壮族精神分裂症诊断模型,其诊断效能显著提升。(4)lnc RNA H19与has-mir-625存在共表达关系,这与传统的ce RNA机制不相符。其可能的机制是lnc RNA H19作为has-mir-625的前体或宿主影响has-mir-625转录,从而引起DBH蛋白表达的改变,影响TMP传导,参与精神分裂症的发生发展,具体作用机制有待进一步研究。