转录组学在干眼研究中的应用.pdf
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2、生导师。研究方向:中医眼科学。:收稿日期:修回日期:本文编辑:董建军基金项目:国家自然科学基金项目(编号:);江苏省中医药科技 发 展 计 划 重 点 项 目(编 号:)作者单位:江苏省南京市,南京中医药大学附属医院眼科【摘要】干眼是眼科常见的慢性眼表疾病,其发病机制至今仍未完全明确,目前尚无有效的防治措施。近年来,随着基因芯片技术、转录组测序技术等分子生物学技术的蓬勃发展,干眼的转录组学研究也取得了一定的进展。本文就转录组学在干眼研究中的应用展开综述,探讨干眼的发病机制,以期为临床上干眼的治疗提供新思路,为干眼新药的研发提供潜在靶点。【关键词】干眼;转录组学;测序技术【中图分类号】干眼是由于
3、泪膜失稳、泪液高渗、眼表炎症损伤及神经感觉异常等引起的眼表多因素疾病 。其主要症状包括眼干涩、异物感、视物疲劳及视力波动等,严重影响患者的工作及生活。目前对于干眼的发病机制尚未完全阐明,但已有越来越多的证据表明,泪液高渗及眼表炎症是导致干眼发生的主要原因 。人工泪液局部滴眼作为当前治疗干眼的一线疗法,往往只能暂时缓解症状,无法有效根治干眼,且容易造成病情反复;糖皮质激素及免疫抑制剂等药物的长期使用,会造成眼压升高、重复感染等不良反应,对眼表有一定的损害作用,不利于病情恢复 。研究表明,基因疗法对于干眼的治疗具有潜在的应用价值 。随着转录组学技术在眼科领域的广泛应用,人们对干眼关键基因的表达调控
4、机制有了更深入的了解。本文就转录组学在干眼研究中的应用展开综述,探讨干眼的发病机制,以期为临床上干眼的治疗提供新思路,为干眼新药的研发提供潜在靶点。转录组学概述 转录组学定义转录组学是一门在整体水平上研究细胞中基因转录情况及转录调控规律的学科 。转录组学从 水平研究基因的表达,它是研究细胞表型和功能的一个重要手段。等 在研究酵母细胞基因表达时首次提出了转录组这一概念。狭义转录组仅指细胞在特定环境下负责编码蛋白质的信使 ();广义转录组是指在特定细胞、组织或整个生物体中表达的所有类别 总和,包括 以及一些在基因表达和发展过程中起调控作用的非编码 (),例如转运 、核糖体 、长链非编码 ()、环状
5、 ()及微小 ()等 。转录组包含了特定组织细胞类型、特定发育阶段及特定生理或病理条件下基因组转录的所有 的完整信息 。转录组分析为揭示触发人类疾病的关键生物过程提供了有利的证据,不仅有助于发现疾病发生发展的潜在机制,更能为疾病的分子诊断和临床治疗提供新方向 。转录组学技术转录组学技术经过不断的发展革新,目前主要包括微阵列基因芯片技术和转录组测序技术。前者以杂交技术为基础,利用目标 与标记探针杂交进行定性、定量分析,检测细胞基因组中基因表达水平,但因其杂交背景高噪音,无法检测出低丰度基因,仅适用于已知序列基因片段检测,在新基因的探索方面存在一定局限性 。基于测序技术的转录组测序技术目前已更迭到
6、第三代,第一代的 测序和第二代 测序()技术是将待测样本中 片段反转录后进行测序,发展到第三代的单细胞测序技术已经可以对 全长进行直接测序分析 ,转录组分析由此进入一个高通量、高灵敏度、高精确性和低成本的新时代。目前,转录组学技术在新基因发掘 、基因差异表达 、分子生物标志物筛选 及中医药作用机制研究 等方面均有广泛应用。转录组学在干眼研究中的应用 转录组学在干眼发病机制研究中的应用目前人们普遍认为泪液高渗及眼表炎症损伤是导致干眼发生的主要因素,但仍未完全阐明其发病的核心机制。转录组学技术对于 、和 等 在干眼相关基因调控中的研究取得了突破性进展,有助于认识干眼发生、发展过程眼 科新进展 年
7、月第 卷第 期 :中关键基因的调控规律,为干眼发病的复杂分子机制研究提供新方向。是长度大于 个核苷酸且无法翻译成蛋白质的功能性 分子,起到调控基因表达的作用,通常直接或间接参与各种生物过程和信号通路,其强大的多功能调节网络可能与干眼的发生相关 。研究证明,是 依赖性细胞焦亡及凋亡的关键介质,对细胞活力和细胞增殖呈负调控作用,参与高渗应激诱导下干眼患者角膜上皮细胞的炎症反应 。等 利用全转录组测序技术分析了干眼小鼠 表达谱,发现了 个差异表达的 ,其中 和 变化最显著;该研究结果还表明神经活性配体 受体相互作用信号通路是干眼发病中最重要的通路,证实此信号通路是通过分泌神经递质参与干眼的炎症损伤过
8、程。等 通过微阵列技术检测并分析了干眼小鼠角膜上皮细胞中 及 的表达情况,构建了 网络,得到差异基因的表达谱;他们推测 可能通过调控 轴在干眼眼表炎症损伤过程中发挥重要作用。是一类具有多种生物学功能的新型 ,可招募其他类型 ,并通过与 的结合,影响特定 转录及翻译 。它们能直接调节基因表达及表观遗传修饰,表达失调可导致眼部疾病的发生 。有研究采用 技术发现,(、和 )可 能 通 过 与 下 游 结合,在原发性干燥综合征的发病中发挥潜在作用 。等 通过高通量转录组测序及生物信息学综合技术对水通道蛋白 敲除干眼小鼠泪腺组织进行分析,发现了差异表达的 个 和 个 ;在对其中的 进行 分析和 分析后,
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