生物科学网—基因表达芯片分析乳腺癌患者唾液转录组

本论文来自生物科学网生物科学网（）个人论文设计题目：基因表达芯片分析乳腺癌患者唾液转录组学生姓名：孙明辉学号：20100*****51专业：生物技术指导教师：张*学院：生命科学学学院本论文来自生物科学网论文（设计）内容介绍论文（设计）题目基因表达芯片分析乳腺癌患者唾液转录组选题时间完成时间论文（设计）字数7000关键词唾液、生物标志物、RNA、基因表达芯片、乳腺癌论文（设计）题目的来源、理论和实践意义：随着社会的进步，文化生活水平的不断提高，人们对医学检查的要求也越来越高，要求无创、简便、快速的检查诊断方法。科学技术的发展，为建立无创检查的方法提供了可能。而唾液是一种复杂的混合物，不仅含有各种蛋白质，还含有DNA、RNA、脂肪酸以及各种微生物等。研究发现，血液中的各种DNA成分同样存在于唾液中，唾液能反映出血液中各种DNA水平的变化。因此，就有可能通过唾液的检测来进行疾病的诊断。近期，唾液标本受到广大研究者的普遍关注。与血清标本相比，唾液采集安全方便，无创伤，无血源性疾病传播的危险，患者无痛苦，易于接受。与尿液标本相比，唾液具有可实时采样的优点。唾液检测研究已经引起了人们极大的兴趣，并取得了一些初步成果，唾液检测得到广泛应用。论文（设计）的主要内容及创新点：1）本实验首次应用新一代测序技术对乳腺癌患者唾液提取的RNA基因表达芯片并用先进的生物信息分析技术进行分析得出结论；2）依据患者唾液中具有共性的基因变异对乳腺癌进行早期诊断和分期分型的整合分析，目前国内外尚无相关报道；3）本实验的实施和完成将为唾液中RNA中的基因表达图谱进行乳腺癌早期诊断提供直接的理论和实验根据，为深入探讨其作用机制和临床广泛应用奠定良好的基础。附：论文（设计）本人签名：年月日本论文来自生物科学网目录摘要：·································3Abstract································41.引言·································51.1背景······························51.2AffymetrixGeneChipHumanGene1.0STArray简介·········61.3唾液检测的意义及优势：·····················81.4唾液组学···························101.4.1唾液基因组学·······················101.4.2唾液转录组学·······················101.5市场需求及产业化前景：·····················111.6主要创新点、先进性：······················112.实验原理······························123.实验步骤······························123.1唾液收集的标准操作程序····················133.2D-chip软件的使用·······················134.实验结果······························144.1D-chip结果：·························144.2讨论及分析：·························15参考文献：······························15本论文来自生物科学网基因表达芯片分析乳腺癌患者唾液转录组摘要：前期动物模型和临床研究均显示了乳腺癌与唾液基因表达图谱的相关性。本研究利用试剂盒提取唾液样品中的总RNA，通过全外显子表达芯片（AffymetrixGeneChip®HumanExon1.0STArray）首次对我国乳腺癌患者唾液转录组进行分析，并与健康对照样本进行比较，运用生物信息学软件进行分析（dChip），筛选乳腺癌患者特异的基因表达图谱，为进一步的临床独立样本验证提供候选基因。关键词：唾液、生物标志物、RNA、基因表达芯片、乳腺癌本论文来自生物科学网®HumanExon1.0STArray.WeanalyzedthearraydatausingdChipsoftwareanddiscoveredapanelofgeneswithsignificantlyalteredexpressionlevel.Theresultsofourstudyprovidedcandidategenebiomarkersandpavesthewayforlargecohortclinicalvalidations.本论文来自生物科学网背景乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤疾病之一，严重威胁着女性的生命和健康。《中国2013年肿瘤登记年报》显示我国女性恶性肿瘤发病前十位中乳腺癌（16.97%）高居榜首，而女性恶性肿瘤致死前十位中乳腺癌（8.35%）则列第五位，远低于肺癌（23.89%）。乳腺癌的高发凸显目前早期诊断生物标志物的潜力尚未完全发挥。乳腺癌发现得越早，治疗得越早，其治愈率就越高。研究乳腺癌及其相关因素，目的是寻找发病原因，提示高危因素，监护高危人群，以期作到三早(早发现、早诊断、早治疗)和干预控制，为乳腺癌的预防和治疗开辟新的途径。现阶段，乳腺癌的检测、诊断和分期分型主要依赖临床和病理组织学评价。临床评价包括临床触诊和影像学测量。临床触诊受施诊医师临床经验等主观因素影响，评估容易出现偏差，且对较深病灶不易估计。乳腺X线钼靶（mammography，MG）是乳腺疾病筛查和乳腺癌早期发现和诊断的首选检查方法，但检查过程中难以避免导致部分患者产生疼痛，增加受试者的辐射，对腺体致密型患者敏感性较低；乳腺超声对大于7mm的残余癌检测的灵敏度达100%[6]，与MG联合检查更提高了准确性，但一定程度上增加了假阳性率。病理学检查是临床诊断的金标准，但术前无法准确判断淋巴结转移状况,粗针穿刺结果可能没有代表性,也无法判断脉管瘤栓情况，同时难以对疾病的变化过程进行实时监控。因此，寻找一种有效的生物标志物作为早期诊断、分期分型、药物靶点筛查及肿瘤预后的指标是当前研究的热点。本论文来自生物科学网乳腺癌是应用高通量基因表达分析和蛋白质组分析最深入的肿瘤之一。这些研究所确定的分子图谱已逐步揭示了乳腺癌的分子特征，并提供了可用于疾病预测和诊断预后的基因标志物。前期动物模型和临床研究均显示了乳腺癌与唾液基因表达图谱的相关性。这些研究不仅探讨了唾液分子标志物与乳腺癌发生、发展的关系和潜在机理，还通过欧美临床样本寻找和验证了早期乳腺癌检测的基因表达图谱。然而应用基因表达芯片对中国人乳腺癌患者来源的唾液样本进行转录组学分析的研究尚未有文献报道。本研究选取了12对乳腺癌和健康对照唾液样本，利用试剂盒提取出样品唾液中的RNA，利用基因表达芯片技术对样本转录组进行分析（其中有一个乳腺癌患者的基因芯片由于操作原因未出结果），并运用生物信息学软件进行比较，分析乳腺癌患者唾液样本的基因表达图谱与正常对照的异同，进而筛选可用于早期检测的生物标志物。1.2AffymetrixGeneChipHumanGene1.0STArray简介本次试验是国内首次运用Affymetrix公司的GeneChipHumanGene1.0STArray基因表达芯片技术，GeneChipHumanGene1.0ST是最精简、同时也是最强有力的全转录组研究工具，其具备常规基因表达谱芯片无法比拟的优势，其优势在于：真正的基因全长转录水平测定，而非常规基因表达谱芯片仅以3’端序列表达量为基因表达量，检测的准确性非常高；不会遗漏3’端外显子丢失的转录本，若基因产物的3’端被剪切(这样的转录本在身体内达到了30%)，则用常规基因表达谱芯片无法检测，而本芯片将本论文来自生物科学网全面的展示该部分内容。不会遗漏新增加的3’端外显子，有些基因在特定疾病状态或生理状态下，会在原有转录本的3’端出现新的外显子，这预示新的基因产物产生；可以测定无poly-A尾的转录本，无poly-A尾的的基因转录产物将在常规基因表达谱芯片的检测策略下会丢失；可检测RNA降解样本中的基因转录水平，这是任何一种常规基因表达谱芯片的无法检测的；哺乳动物中数万个基因可以表达出上千万的不同形式的蛋白，基因与其产物数量的严重偏差主要来源于基因转录时的可变剪切。相同的基因，在不同组织中经过可变剪切将产生完全不同结构的蛋白，这些蛋白发挥完全不同的功能，有完全不同的活性，从而决定组织和器官的功能；相同的基因，在同一组织中的不同时期，也会经过可变剪切，产生结构不同的蛋白，影响不同的生物进程；相同的基因，在不同的疾病状态下，可通过可变剪切，产生结构和功能差别很大的蛋白，导致信号通路的激活状态差异，从而导致疾病发生；相同的基因，被不同类型的环境因素作用，或者被同种环境因素的不同剂量作用，同样可以通过可变剪切，产生结构差异很大蛋白，从而导致个体对环境的易感性不同；为此，利用GeneChipHumanGene1.0ST才可以真正研究基因在所有状态下不同产物的真正性质和数量，从而为深入研究疾病形成机制、个体与环境交互作用、疾病诊断、以及治疗靶点提供全面的转录水平景象。设计思想：本论文来自生物科学网该款芯片中覆盖了76万个探针，其中包括当前所有已研究透彻的2.9万已知基因，平均每个基因被26个探针覆盖，芯片探针序列覆盖99%的NCBI基因标准序列数据库(Refseq)。所有探针的信息来源为：基因组信息来源：UCSChg18,NCBIBuild36转录本信息来源：RefSeq,EnsemblandputativecompleteCDSGenBanktranscriptsGeneChipHumanGene1.0ST的探针包含在GeneChipHumanExon1.0ST探针集中，主要为其中的已知基因部分。该芯片不但可以进行全基因表达分析，还可以最大化地分析出样本的基因剪切形式，以及基因的新剪切变异体。GeneChipHumanGene1.0ST可对全转录本进行如下两个水平分析：基因水平：定量基因表达程度。芯片上每个基因从5’至3’端平均覆盖26个探针，与全球任何一种基于常规基因。表达谱芯片相比，基因全长覆盖探针的芯片策略，可以为基因表达水平提供更加灵敏的检测能力和统计学上更加稳定的检测结果。基因表达水平定量根据基因多个转录本累计表达量确定。1.3唾液检测的意义及优势：随着社会的进步，文化生活水平的不断提高，人们对医学检查的要求也越来本论文来自生物科学网越高，要求无创、简便、快速的检查诊断方法。科学技术的发展，为建