基于纳米孔测序的小鼠顺铂耳毒性差异表达谱分析

来源 :锦州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mzhao79
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目的通过纳米孔测序技术揭示顺铂处理后小鼠耳蜗基因表达谱的变化,以及它们在顺铂耳毒性发展中所参与的生物学过程及代谢调节通路,为预防、诊断和治疗顺铂耳毒性提供新靶点。方法选取40只6周龄BALB/c小鼠,随机平均分为NC(对照)组和CDDP(顺铂)组。CDDP组小鼠连续5天腹腔注射顺铂溶液(5.5mg/kg/d),NC组小鼠注射等量的生理盐水。停药后通过听觉脑干反应(Auditory Brainstem Response,ABR)检测小鼠听功能,耳蜗基底膜铺片毛细胞计数检测小鼠耳蜗外毛细胞缺失情况。纳米孔测序技术检测小鼠耳蜗组织的基因表达:提取耳蜗组织总RNA并质检,参照纳米孔测序标准流程构建文库,加上测序接头,上机测序。测序原始数据通过过滤后得到Clean Data,再将Clean Data标准化后结合箱线图对测序结果进行质控。采用样本相关性分析和主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)对样本进行评估。设定差异倍数(fold change,FC)≥2和P<0.05为标准筛选差异表达基因。通过在线数据库DAVID对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。STRING数据库分析差异性排名前150上调基因和下调基因间的蛋白相互作用(Protein-protein Interaction,PPI),使用Cytoscape软件的MCODE插件筛选关键基因。实时荧光定量PCR(quantitative Real-time-PCR,q RT-PCR)和western blot对差异表达基因进行验证。结果1.ABR结果显示,与NC组相比,CDDP组小鼠的ABR阈值在8kHz,12k Hz,,24 k Hz和32 k Hz均显著升高(P<0.01)。2.小鼠耳蜗铺片外毛细胞计数结果显示,与NC组相比,CDDP组小鼠耳蜗各回外毛细胞缺失率逐渐升高,其中底回外毛细胞缺失最显著(P<0.001)。3.测序原始数据经过过滤后,NC组分别得到7,284,260、6,538,028、5,738,330条序列;CDDP组分别得到4,941,613、5,915,818、7,128,326条序列。4.箱线图结果显示,不同样本的整体转录本表达水平相近,说明没有异常样本。5.样本间表达相关性分析表明,NC组和CDDP组耳蜗样本之间呈低相关性;PCA结果显示,NC组和CDDP组小鼠耳蜗呈现出两个不同的转录阶段。6.耳蜗基因表达谱分析结果显示,与NC组相比,CDDP组小鼠耳蜗中有1160个差异表达基因,其中492个基因表达上调(log2FC≥1,P<0.05),668个基因表达下调(log2FC≤-1,,P<0.05)。7.GO富集分析结果显示,差异基因可影响胞外区、细胞膜、细胞质等细胞组分,调控肝素、蛋白质、氧结合等分子功能;参与炎症反应、细胞钙稳态、免疫反应等生物学过程。8.KEGG通路富集分析结果显示,富集基因数量排名前3的信号通路为PI3-Akt信号通路,细胞因子-细胞因子受体相互作用,Jak-STAT信号通路。9.q RT-PCR结果显示,参与炎症反应过程的差异基因中,Fpr2、Cxcl13、在CDDP组小鼠耳蜗中表达升高,Ccl21a、Agtr1a在CDDP组小鼠耳蜗中表达降低(P<0.05);参与细胞钙离子稳态过程的差异基因中,Clstn1、Ryr2、Calca在CDDP组小鼠耳蜗中表达升高,Slc24a3、Csrp3、Cd40在CDDP组小鼠耳蜗中表达降低(P<0.05),与纳米孔测序数据一致。10.Western blot检测结果显示,与NC组相比,CDDP组小鼠耳蜗组织中FPR2、CLSTN1表达显著增多(P<0.05)。11.PPI结果显示,Cxcl2、Il1r2在上调基因相互作用中起着核心调控作用,Kel、Rhag在下调基因相互作用中起着核心调控作用。结论NC组和CDDP组小鼠耳蜗基因表达特征存在明显差异。差异表达基因可能通过参与调控炎症反应和细胞钙离子稳态过程参与顺铂耳毒性的形成和发展。Cxcl2、Il1r2表达的上调、Kel、Rhag表达的下调可能对顺铂耳毒性发展起核心调控作用。
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