• 1. 中山大学附属第七医院 神经医学中心(深圳 518107);
  • 2. 中山大学附属第一医院 神经内科 (广州 510030);
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目的 通过生物信息学方法分析颞叶内侧癫痫(Mesio-temporal lobe epilepsy,MTLE)模型小鼠的海马组织与正常海马组织差异表达的基因,以及其生物学功能、细胞定位、参与的信号通路等,筛选出在 MTLE 发生发展过程中的关键基因,并挑选关键基因中处于整个调控网络的核心基因(与其它基因关系最密切者),为 MTLE 的发病机制及其防治研究提供新思路。方法 ① 从基因芯片公共数据库(Gene expression omnibus,GEO)中搜索下载 MTLE 相关基因芯片数据集(GSE88992),该芯片含有 17 个癫痫模型小鼠的海马标本[包括 8 个病例组和 9 个对照组,其中将通过注射海藻氨酸(Kainic acid,KA;1 nmol/50 nL)获得的 MTLE 小鼠模型作为病例组,注射生理盐水的小鼠作为平行对照组,在注射后 6、12 及 24 h 提取海马标本];② 通过 GEO2R 工具筛选和鉴定出 MTLE 小鼠的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),调整后 P 值<0.05,|log2(fold-change)|>1 作为截断值的标准;③ 使用 Venny2.1.0 对上调和下调的差异表达基因分别取交集,筛选出共同差异表达的基因;④ 利用 DAVID 在线网站及 FUNRICH 软件分析基因的信号通路、基因蛋白表达等信息;⑤ 利用 STRING 在线网站及 Cytoscape 软件分析差异基因表达蛋白的相互作用以及挑选出 5 个与周围基因高度相关性(度值,Degree)的中枢基因,实现蛋白相互作用的可视化及分析核心模块基因。结果 ① 在 GEO 数据集 GSE88992,注射后 6、12 和 24 h 的结果中筛选出 688、1 294 和 1 916 个 DEGs,分别包括 549、797 和 870 个上调基因以及 139、497 和 1 046 个下调基因;② 所有 DEGs 中,有 285 个上调的 DEGs 和 46 个下调的 DEGs,共有 331 个 DEGs 在 3 个结果中共存,提示这 331 个共表达 DEGs 具有重要意义;③ 筛选出 DEGs 中的核心模块以及挑选出 10 个核心基因(Il6FosStat3Ptgs2Ccl2Timp1Cd44Icam1Atf3Cxcl1),生物信息学分析提示核心模块基因主要富集在细胞质膜与细胞间隙中;涉及的生物学过程集中在中性粒细胞趋化、炎症反应、正向调控 ERK1 和 ERK2 级联反应;生物分子功能集中在趋化因子活性、细胞因子活性和趋化因子受体结合等;KEGG 信号通路分析 DEGs 主要参与趋化因子信号通路、细胞因子互作信号通路等信号通路。结论 通过生物信息学分析表明 MTLE 的发病机制错综复杂,是多个基因相互作用的结果,多条信号通路参与了 MTLE 的发病,对 MTLE 基因表达的进一步分析有利于揭示其发病机制以及确定新的候选治疗靶点。

引用本文: 黎银潮, 林婉蓉, 赵怡然, 陈树达, 周列民. 颞叶内侧癫痫基因表达的生物信息学分析. 癫痫杂志, 2020, 6(3): 181-187. doi: 10.7507/2096-0247.20200032 复制

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