心肌肥厚模型：内皮素1刺激人诱导的多能干细胞源性心肌细胞lncRNA表达谱及ceRNA网络的生物信息学分析 - 尤红俊; 赵倩倩; 常凤军; 韩稳琦; 程功; 寿锡凌; 刘富强; 刁佳宇 (临床与病理杂志, 2020)
目的：对心肌肥厚模型——内皮素1(endothelin 1，ET1)刺激人诱导的多能干细胞源性心肌细胞(human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes，hiPSC-CMs)的基因芯片数据进行生物信息学分析，探讨长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)的表达谱及竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)调控网络。方法：在GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中筛选心肌肥厚相关基因芯片，对下载的原始探针矩阵信息和平台注释文件进行预处理，获取基因表达矩阵信息，利用实用报表提取语言(practical extraction and report language，Perl)赋予基因不同的生物型属性，从而区分出lncRNA与mRNA。利用R语言limma包分别分析lncRNAs和mRNAs的基因表达差异。使用在线下载的数据库预测与每个lncRNA关联的microRNA(miRNA)。在此基础上，利用基于TargetScan，miRDB和miRTarBase的预测软件对miRNA的靶基因(mRNA)进行预测。以Cytoscape3.7.1软件构建lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA调控网络。针对ceRNA调控网络中的靶基因，运用在线数据库DAVID6.8进行基因本体论(Gene Ontology，GO)富集分析，并通过在线工具KOBAS3.0进行京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG)通路富集分析。结果：与对照组相比，ET1刺激的hiPSC-CMs中19个lncRNA和717个mRNA表达差异具有统计学意义。其中，lncRNA表达上调的有4个，下调的有15个；mRNA表达上调的有312个，下调的有405个。成功构建了ceRNA调控网络，该网络中，显著上调的lncRNA包括AC017002和MIR210HG，分别与9，10个miRNA关联密切，显著下调的有LINC00342，其与9个miRNA关联密切。该网络中靶基因共32个，其中18个上调，14个下调。对靶基因进行GO富集分析，发现被显著富集到细胞增殖、质膜和蛋白结合等13个不同的GO子集中。KEGG富集分析发现：靶基因被富集到MAPK信号通路、细胞凋亡、Wnt信号通路、JAK-STAT信号通路、TNF信号通路等20个信号通路上。结论：本研究构建了ceRNA网络，为探讨lncRNA参与心肌肥厚致病机制提供了一个新的视角。LncRNA可能通过ceRNA调控网络，影响心肌肥厚发生发展。在ceRNA网络中有3个lncRNA(表达上调的为AC017002、MIR210HG，表达下调的为LINC00342)可能以竞争性“海绵吸附”miRNA的方式调控下游mRNA的表达水平，使AP1，c-MYC，PIM1表达上调，ASK1(即MAP3K5)，MSK1/2(即RPS6KA5)及SFRP1表达下调，并通过在MAPK信号通路、细胞凋亡、Wnt信号通路、JAK-STAT信号通路、TNF信号通路等途经参与心肌肥厚的病理生理过程。这些基因有可能成为潜在的治疗靶点，研发阻断上述lncRNA或下游靶基因的相关药物可能对治疗心肌肥厚有着深远的临床意义。