【摘 要】
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高通量技术的发展给医学研究带来了巨大变革。跨多种细胞功能的多组学数据为了解复杂性疾病的生物学特征提供了无可比拟的机会。本文以血管肉瘤和新型冠状病毒肺炎(Coronavirus disease 2019,COVID-19)为研究对象探讨如何通过多组学数据分析疾病的分子机制、诊断、预后等,为疾病的治疗提供依据。1全基因组和全外显子组测序技术研究血管肉瘤分子机制目的:利用全基因组和全外显子组测序解析血管
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(No.61571202);
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高通量技术的发展给医学研究带来了巨大变革。跨多种细胞功能的多组学数据为了解复杂性疾病的生物学特征提供了无可比拟的机会。本文以血管肉瘤和新型冠状病毒肺炎(Coronavirus disease 2019,COVID-19)为研究对象探讨如何通过多组学数据分析疾病的分子机制、诊断、预后等,为疾病的治疗提供依据。1全基因组和全外显子组测序技术研究血管肉瘤分子机制目的:利用全基因组和全外显子组测序解析血管肉瘤基因组特征,探索血管肉瘤新生物标志物和治疗靶点。方法:通过病历、随访记录汇总47例血管肉瘤患者的临床资料;提取患者肿瘤样本的总DNA并进行全基因组和全外显子组测序,对测序数据进行生物信息学分析。结果:共鉴定出2474个体细胞突变,肿瘤突变负荷中位数为1.9个/Mb,每个样品平均112.5个突变(范围14-912);发现了25个高频突变基因,推测KDR可能作为鉴别高级别病例的特异性标志物;突变特征分析发现DNA错配修复缺陷和衰老是血管肉瘤发生的主要原因;体细胞拷贝数变异(SCNA)预后相关因素分析显示8个SCNA区域(3q29、4q12、10p11.21、13q21.1、16p11.2.1、17q12、7p22.3、9q34.3)被确定为无进展生存期的显著预测因子。结论:全基因组学和全外显子组学联合分析证实血管肉瘤患者存在普遍的基因突变,揭示了体细胞突变与临床病理特点的相关关系,阐明血管肉瘤发生和发展的潜在机制,并提供有助于完善血管肉瘤治疗的新思路。2多重免疫荧光技术分析血管肉瘤肿瘤免疫微环境目的:利用多重免疫荧光技术解析血管肉瘤肿瘤微环境中免疫细胞的异质性分布,了解各组分在肿瘤微环境中的作用,更精确地预测免疫治疗的预后反应。方法:对47例血管肉瘤患者的肿瘤切片进行多重免疫荧光染色,使用Pannoramic MIDI、Qupath、3DHISTECH’s等软件进行扫描分析。通过对肿瘤区域内免疫细胞和肿瘤面积定量,计算每个患者各个免疫细胞的平均密度(阳性细胞数量/mm^2)。Graph Pad用于统计和绘图。结果:血管肉瘤是一种以髓系细胞为主的免疫抑制性肿瘤微环境,肿瘤相关巨噬细胞的细胞密度最高;淋巴系免疫细胞部分,CD3+T和CD8+T细胞密度较高,且T细胞的丰度与血管肉瘤患者较好的生存期相关;肿瘤浸润性免疫细胞主要分布在肿瘤血管附近,部分患者瘤内T细胞与和B细胞存在血管内皮细胞周围,形成三级淋巴结构(TLS),TLS与患者生存预后有显著相关性;肿瘤内APC niche中的干细胞样CD8T细胞对肿瘤免疫治疗有重要作用。结论:采用多重免疫荧光技术在蛋白表达水平上分析血管肉瘤的肿瘤免疫微环境,为基因靶向或免疫治疗的选择提供参考依据。3转录组学与蛋白质组学解析COVID-19肺损伤及免疫反应失调机制目的:整合转录组和蛋白质组学数据,分析新型冠状肺炎患者的肺损伤机理和肺部免疫反应变化,为COVID-19抗病毒治疗药物的开发提供基础。方法:以9例COVID-19患者的肺组织样本为研究对象。通过HE染色观察标本的病理学特征,免疫荧光方法检测肺组织中特定蛋白的表达;提取样本RNA并进行转录组测序,分析患者肺组织内由SARS-Co V-2感染引起的基因表达变化;对患者肺组织样本的蛋白质用LC-MS/MS技术进行检测,分析COVID-19患者肺样本的蛋白质组学信息。结果:所有患者肺组织样本均表现出肺泡弥漫性损伤、广泛透明膜形成、纤维化和程度不一的炎症浸润,在一些患者肺组织中可观察到大量的中性粒细胞富集;COVID-19患者转录组数据表明中性粒细胞活化和肺纤维化相关通路是主要上调的转录信号;患者肺组织中SARS-Co V-2载量很低,提示患者死亡的主要原因可能与宿主的相关并发症有关;蛋白质组学分析验证了转录组学的发现并确定了几个关键蛋白,如组织蛋白酶B和L以及炎症反应调节因子S100A8/A9。结论:通过对9例COVID-19患者的肺部转录组和蛋白质组学分析,阐明了新冠肺炎的肺损伤机制,解析了COVID-19患者肺部免疫反应失调原因,为重症新冠肺炎患者提供了潜在的治疗靶点。
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