日本血吸蟲轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究.pdf

1、血吸蟲病是一種嚴(yán)重危害人類健康的寄生蟲疾病，主要流行于熱帶和亞熱帶的76個(gè)國家及地區(qū)，我國流行的是日本血吸蟲病。2009年，日本血吸蟲和曼氏血吸蟲基因組草圖公布，為實(shí)現(xiàn)世界范圍控制和消除血吸蟲病的戰(zhàn)略目標(biāo)提供了前所未有的生物信息資源和平臺。本研究依據(jù)最新公布的日本血吸蟲基因組序列信息構(gòu)建寡核苷酸芯片，并將其應(yīng)用于蟲卵、尾蚴、肝期童蟲和成蟲四個(gè)發(fā)育階段的基因表達(dá)譜解析研究，為從分子水平揭示血吸蟲生長發(fā)育機(jī)制、致病機(jī)理以及血吸蟲與宿主相互作

2、用機(jī)理奠定基礎(chǔ)，為尋找新的抗血吸蟲病藥物標(biāo)靶及疫苗候選分子提供思路；同時(shí)，應(yīng)用該芯片比較分析了我國血吸蟲病主要傳染源宿主．水牛體內(nèi)成蟲與日本血吸蟲病研究常用實(shí)驗(yàn)動物．新西蘭大白兔、BALB/c小鼠以及C57BL/6小鼠體內(nèi)成蟲基因表達(dá)譜差異，為血吸蟲病動物模型研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用于家畜血吸蟲病的預(yù)防治療提供理論依據(jù)。所取得的研究結(jié)果如下：
　　 1．日本血吸蟲寡核苷酸芯片構(gòu)建及可靠性分析
　　 本研究首次利用最新公布的日本血

3、吸蟲基因組序列構(gòu)建了目前為止包含日本血吸蟲基因信息量最大的寡核苷酸芯片。對14組血吸蟲樣本各進(jìn)行三次生物學(xué)重復(fù)雜交實(shí)驗(yàn)，并對其中的5組血吸蟲樣本進(jìn)行了兩次技術(shù)重復(fù)雜交實(shí)驗(yàn)。芯片雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)質(zhì)控指標(biāo)正常；五組樣本兩次技術(shù)重復(fù)結(jié)果高度一致，芯片雜交結(jié)果技術(shù)重復(fù)性良好；生物學(xué)重復(fù)樣本雜交結(jié)果聚類分析顯示，樣本的三次生物學(xué)重復(fù)雜交結(jié)果被聚類到各自樣本組，芯片雜交結(jié)果生物學(xué)重復(fù)性良好：寡核苷酸芯片結(jié)果和qPCR驗(yàn)證結(jié)果一致性良好。本

4、研究構(gòu)建的日本血吸蟲寡核苷酸芯片所得數(shù)據(jù)可靠，結(jié)果穩(wěn)定。
　　 2．寡核苷酸芯片在日本血吸蟲轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中的應(yīng)用
　　 應(yīng)用本研究新構(gòu)建的寡核苷酸芯片分析了日本血吸蟲蟲卵、尾蚴、肝期童蟲、成蟲及四種不同宿主體內(nèi)成蟲共14組樣本的基因表達(dá)譜，共篩選出1123個(gè)潛在的看家基因。生物信息學(xué)分析結(jié)果顯示，多個(gè)基因被定位到了維持細(xì)胞基本生命活動所必須的生物大分子及通路上，例如：核糖體、剪接體、蛋白酶體、氧化磷酸化途徑等。首次對日本

5、血吸蟲不同發(fā)育階段基因相對表達(dá)定量qPCR分析使用的內(nèi)參基因穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)的評價(jià)分析，篩選出PSMD4、NDUFV2和TCP2L三個(gè)基因可作為日本血吸蟲四個(gè)發(fā)育階段基因相對表達(dá)定量qPCR分析的可靠內(nèi)參基因。
　　 共發(fā)現(xiàn)3160個(gè)基因在血吸蟲四個(gè)發(fā)育階段存在顯著差異表達(dá)(p＜0.05)，基因表達(dá)譜聚類分析結(jié)果顯示，這些差異表達(dá)基因主要分成五類：蟲卵階段高表達(dá)基因、尾蚴階段高表達(dá)基因、成蟲階段高表達(dá)基因、蟲卵和尾蚴（宿主體外環(huán)

6、境）兩個(gè)階段高表達(dá)基因、童蟲和成蟲（宿主體內(nèi)環(huán)境）兩個(gè)階段高表達(dá)基因：共發(fā)現(xiàn)雌雄成蟲之間顯著差異表達(dá)基因653個(gè)(p＜0.05)，其中雌蟲上調(diào)表達(dá)基因322個(gè)，雄蟲上調(diào)表達(dá)基因331個(gè)。對差異表達(dá)基因的生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，這些基因可能與血吸蟲生長發(fā)育及繁殖、寄生蟲與宿主之間相互作用關(guān)系密切，其功能有待于進(jìn)一步研究。
　　 本研究首次對日本血吸蟲基因組預(yù)測的全部蛋白酶進(jìn)行了表達(dá)譜分析整理，共發(fā)現(xiàn)249個(gè)蛋白酶基因在日本血吸蟲四個(gè)發(fā)

7、育階段存在轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了多組可能與血吸蟲營養(yǎng)代謝、免疫逃避及致病機(jī)理密切相關(guān)的蛋白酶基因。本研究豐富了日本血吸蟲全基因組蛋白酶基因表達(dá)譜信息資源，有助于篩選關(guān)鍵蛋白酶進(jìn)行功能研究。
　　 來源于水牛體內(nèi)成蟲與來源于三種實(shí)驗(yàn)動物體內(nèi)成蟲的基因組表達(dá)譜基本一致，僅有少數(shù)基因存在差異表達(dá)。本研究首次從轉(zhuǎn)錄組水平證實(shí)了利用實(shí)驗(yàn)動物模型研究血吸蟲病的可行性。
　　 綜上所述，本研究首次根據(jù)最新公布的日本血吸蟲基因組序列信息構(gòu)