共表达分析挖掘lncRNA的生物学功能

研究背景

烟雾病（MMD）是一种原因不明、慢性进行性的脑血管闭塞性疾病，主要表现为单侧或双侧颈内动脉远端大脑中动脉和大脑前动脉近端狭窄或闭塞伴脑底部和软脑膜烟雾状、细小血管形成。临床表现主要有脑缺血、脑出血及癫痫等。目前对于MMD的发病机理还不清楚，因此，挖掘与MMD发病相关的功能基因有助于MMD的诊断与治疗。本研究从lncRNA和mRNA出发，运用共表达分析方法，挖掘了与MMD相关的lncRNA，为理解lncRNA在MMD中的作用提供了基础。

研究结果

1 MMD特异性差异基因筛选

为寻找和MMD发病相关的lncRNA，研究人员对15个MMD患者和10个健康的个体的外周血样本，运用SBC human lncRNA array（伯豪生物提供），进行了差异lncRNA和mRNA筛选。结果显示，相比健康个体，共有880个差异lncRNA和2624个mRNA（P＜0.05, Fold Change＞2.0）。随机选取其中的差异lncRNA和mRNA进行qRT-PCR验证，可以发现，芯片结果和验证结果保持高度一致。

2 差异mRNA功能挖掘

为理解芯片筛选到的差异mRNA的生物学功能，研究人员进行了GO和KEGG功能富集。结果显示，上调的mRNA主要参与炎症应答，伤害应答和防御等生物学功能；下调的mRNA主要参与神经系统过程，转录调控等生物学功能。KEGG信号通路显示，上调的mRNA主要参与Toll-like receptor signaling pathway, chemokine signaling pathway和MAPK signaling pathway；下调基因主要参与drug metabolism, retinol metabolism 和olfactory transduction等。

3 共表达挖掘lncRNA生物学功能

对于880个差异的lncRNA，怎么去挖掘他们的生物学功能，去解释他们在MMD中的作用？研究人员把所有的差异lncRNA和mRNA进行了共表达分析，通过mRNA的生物学功能，来间接推测lncRNA的功能。结果显示，有32个lncRNA和11个mRNA共表达，他们主要参与炎症应答；26个lncRNA和2个mRNA共表达，主要参与Toll-like signaling pathway；41个lncRNA和6个mRNA共表达，主要参与cytokine-cytokine receptor interaction；15个lncRNA和6个mRNA共表达，主要参与MAPK signaling pathway。这样，通过共表达分析，研究人员找到了和MMD发病相关的lncRNA。至于这些lncRNA的具体调控机制，需要以后的进一步实验验证。

研究结论

该研究的思路非常简单，首先，MMD是一个发病机制还不清楚的疾病；其次，该研究通过外周血样本挖掘MMD相关的lncRNA；最后，通过共表达分析，以mRNA为桥梁，来挖掘特定生物学功能的lncRNA。该研究没有非常繁琐的分子实验工作，但是，也能发表影响因子还可以的文章。应该来说，对于想在非常短的时间里发表成果的小伙伴们，是非常值得学习的。

原文出处：Wang W, Gao F, Zhao Z, et al.Integrated Analysis of LncRNA-mRNA Co-Expression Profiles in Patients with Moyamoya Disease. Sci Rep. 2017.