一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物信息學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法。該方法通過從GEO數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)集GSE21942，平臺為GPL570，將樣本采用MAS5標(biāo)準(zhǔn)化處理；然后利用公式（|(x(i)+y(i))/(x(j)+y(j))-1|<δ(i,j=1,2,...,N)，將x或y基因表達(dá)不變的剔除，將相互抑制的基因?qū)Γ▁，y）篩選出來，得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物；其中：δ表示基因x和y的近似程度，實驗中取δ=0.08；x(i)表示基因x的第i個樣本的基因表達(dá)量，y(i)表示基因y的第i個樣本的基因表達(dá)量。本發(fā)明利用數(shù)學(xué)算法將正常人與MS病人外周血單個核細(xì)胞中相互抑制的基因?qū)Y選出來，得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物；運(yùn)用篩選出多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物進(jìn)行生物意義的研究分析，能夠反映病人的真實情況。
【專利說明】一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于生物信息學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)是一種以中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)炎性脫髓鞘病變?yōu)橹饕卣鞯淖陨砻庖呒膊?，發(fā)病機(jī)制至今尚未完全明確。該病的臨床表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)散在分布的多病灶與病程中呈現(xiàn)的緩解復(fù)發(fā)，患者大腦、腦干、小腦、脊髓可同時或相繼受累，臨床表現(xiàn)多種多樣:如肢體無力；眼部急性視神經(jīng)炎或球后視神經(jīng)炎，視力下降；共濟(jì)失調(diào)；精神癥狀多表現(xiàn)為抑郁、易怒和脾氣暴躁等。
[0003]目前，生物標(biāo)志物、腦脊液檢查、磁共振成像和誘發(fā)電位對多發(fā)性硬化的診斷具有重要意義。Kemppinen團(tuán)隊證明，與正常人相比，有229個基因在MS病人的外周血單個核細(xì)胞中差異表達(dá)(Kemppinen, Kaprio et al.2011)。Satoh及他的團(tuán)隊的研究結(jié)果表明，與正常人相比，有185個基因在MS病人的細(xì)胞中差異表達(dá)；有281個基因在MS病人的T細(xì)胞中差異表達(dá)(Satoh, Nakanishi et al.2005, Satoh, Nakanishi et al.2006)。Arthur 團(tuán)隊的研究結(jié)果表明，與正常人相比，有2217個基因在MS病人的全血中差異表達(dá)(Arthur，Armatiet al.2008)。
[0004]目前，已有多位科學(xué)家研究MS病人的不同組織中差異表達(dá)基因，但是他們篩選的差異基因之間是獨(dú)立的，沒有考慮基因間的相互聯(lián)系。然而生物是一個系統(tǒng)，很多基因相互間是存在聯(lián)系的。不考慮基因間的相互聯(lián)系，很難反映病人的真實情況。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法，包括如下步驟:
[0007](1)從 GEO 數(shù)據(jù)庫(http://www.ncb1.nlm.nih.gov/geo/)中獲取數(shù)據(jù)集GSE21942，平臺為GPL570，將樣本采用MAS5標(biāo)準(zhǔn)化處理；
[0008](2) X和y分別表示兩個基因，利用公式(I (X(i)+y (i))/(X (j) +y (j) )-1|<δ (i, j=l, 2，...，N)，將X或y基因表達(dá)不變的剔除，將相互抑制的基因?qū)?x，y)篩選出來，得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物；其中:δ表示基因X和y的近似程度，實驗中取δ =0.08 ；x(i)表示基因X的第i個樣本的基因表達(dá)量，y(i)表示基因y的第i個樣本的基因表達(dá)量(假設(shè)總計N個樣本)；
[0009]步驟(1)中:
[0010]所述樣本為正常人和MS病人的外周血單個核細(xì)胞基因表達(dá)譜；
[0011]所述正常人的個數(shù)優(yōu)選為15個；所述MS病人的個數(shù)優(yōu)選為14個。
[0012]步驟(2)中:[0013]所述篩選通過MATLAB編寫代碼實現(xiàn)。
[0014]當(dāng)δ=0.01時，篩選得到的結(jié)果過少；當(dāng)δ=1時，篩選得到的結(jié)果過多，都不適合用于樣本分析。
[0015]本發(fā)明首次通過篩選相互抑制的基因?qū)Φ姆椒▉韰^(qū)分正常人與MS病人的基因表達(dá)譜，得到正常人與MS病人顯著差別的相互抑制的基因?qū)?，正常人相互抑制的基因?qū)τ?31對，MS病人相互抑制的基因?qū)χ挥?對，這些基因?qū)梢宰鳛檎Ｈ伺cMS病人的生物標(biāo)志物。同時，表明他們體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)顯著不同，正常人的調(diào)節(jié)系統(tǒng)比MS病人的更加嚴(yán)謹(jǐn)、精細(xì)、穩(wěn)健和靈活。
[0016]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0017]本發(fā)明考慮基因間的相互聯(lián)系，利用數(shù)學(xué)算法將正常人與MS病人外周血單個核細(xì)胞中相互抑制的基因?qū)Y選出來，然后進(jìn)行比較和生物意義分析，篩選得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物。以基因間的相互聯(lián)系為基礎(chǔ)，篩選出多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物進(jìn)行生物意義的研究分析，能夠反映病人的真實情況。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0018]圖1是實施例1的篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法的流程圖。
[0019]圖2是實施例1的15個正常人的相互抑制的基因?qū)Φ氖疽鈭D。
[0020]圖3是實施例1的14個病人的相互抑制的基因?qū)Φ氖疽鈭D。
【【具體實施方式】】
·[0021]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0022]實施例1
[0023]一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法，包括如下步驟:
[0024](I)從 GEO 數(shù)據(jù)庫(http://www.ncb1.nlm.nih.gov/geo/)中獲取數(shù)據(jù)集GSE21942，平臺為GPL570，樣本中含有15個正常人和14個MS病人的外周血單個核細(xì)胞基因表達(dá)譜，將樣本采用MAS5標(biāo)準(zhǔn)化處理；
[0025](2)x和y分別表示兩個基因，利用公式(I (x⑴+y(i))/(X (j) +y (j) )-?|<δ (i, j=l, 2，...，N)，將X或y基因表達(dá)不變的剔除，將相互抑制的基因?qū)?x，y)篩選出來，得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物；其中:δ表示基因X和y的近似程度，實驗中取δ =0.08 ；x(i)表示基因X的第i個樣本的基因表達(dá)量，y(i)表示基因y的第i個樣本的基因表達(dá)量(假設(shè)總計N個樣本)；所述篩選通過MATLAB編寫代碼實現(xiàn)。
[0026]當(dāng)δ =0.01時，篩選得到的結(jié)果過少；當(dāng)δ =1時，篩選得到的結(jié)果過多，都不適合用于樣本分析。
[0027]當(dāng)δ =0.08，15個正常人符合上述公式的結(jié)果為831個基因?qū)?，結(jié)果如圖2所示，涉及的基因?qū)τ蠷NA剪接與剪接體組裝，RNA剪接與轉(zhuǎn)錄，RNA剪接與泛素化，翻譯與泛素化，轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)水解，RNA沉默與RNA聚合酶III，凋亡與細(xì)胞分裂，信號傳導(dǎo)與RNA過程蛋白，免疫細(xì)胞與去磷酸化作用蛋白，抗原過程蛋白與轉(zhuǎn)錄等。如圖2所示，其中與STUBl(STIPl homology and U_box containing protein I)相互抑制的基因最多，有 409 個基因；分別與 copb2 (coatomer protein complex, subunit beta2)相互抑制的基因有 21 個，分別與SEC31A相互抑制的基因有17個。
[0028]當(dāng)δ =0.08，14個MS病人符合上述公式的結(jié)果只有7個基因?qū)?，結(jié)果如圖3所示，分別為 GNBl 與 Clorf52, SELlL 與 lrrc58, Uqcrh 與 ELFl, atg5 與 Dock5, FAM49B 與 Nubl,TTC19與Elf4，Cxxcl與ZBTB4。涉及的基因?qū)τ行盘杺鲗?dǎo)與選擇性剪接，能量代謝與T細(xì)胞信號通路，轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白等。
[0029]Kemppinen及他的團(tuán)隊的研究結(jié)果表明，與正常人相比，有229個基因在MS病人的外周血單個核細(xì)胞中差異表達(dá)(Kemppinen, Kaprio et al.2011)。Arthur團(tuán)隊證明，與正常人相比，有2217個基因在MS病人的全血中差異表達(dá)(Arthur, Armati et al.2008)。這些研究都是通過篩選獨(dú)立的差異基因來比較正常人與MS病人，沒有考慮基因間的相互聯(lián)系，而本申請首次利用篩選相互抑制的基因?qū)Φ姆椒▉韰^(qū)分正常人與MS病人的基因表達(dá)譜，得到正常人與MS病人顯著差別的相互抑制的基因?qū)?，如圖2和圖3所示。從結(jié)果中可看到，正常人與MS病人的相互抑制的基因?qū)τ兄@著區(qū)別，正常人相互抑制的基因?qū)τ?31對，MS病人相互抑制的基因?qū)χ挥?對，這些基因?qū)梢宰鳛檎Ｈ伺cMS病人的生物標(biāo)志物。同時，該結(jié)果也表明他們體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)顯著不同，正常人的調(diào)節(jié)系統(tǒng)比MS病人的更加嚴(yán)謹(jǐn)、精細(xì)、穩(wěn)健和靈活。
[0030]以上所述本發(fā)明的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)從GEO數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)集GSE21942，平臺為GPL570，將樣本采用MAS5標(biāo)準(zhǔn)化處理； (2)x和y分別表示兩個基因，利用公式(I(X(i)+y(i))/(X(j)+y(j))-l|〈S，將x*y基因表達(dá)不變的剔除，將相互抑制的基因?qū)?x，y)篩選出來，得到多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物；其中:i，j=l，2，...，N; δ表示基因X和y的近似程度，實驗中取δ=0.08;Χα)表示基因X的第i個樣本的基因表達(dá)量，y(i)表示基因I的第i個樣本的基因表達(dá)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法，其特征在于，步驟(O中所述樣本為正常人和MS病人的外周血單個核細(xì)胞基因表達(dá)譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的篩選多發(fā)性硬化疾病生物標(biāo)志物的方法，其特征在于，步驟(2)中所述篩選通過MATLAB編寫代碼實現(xiàn)。
【文檔編號】G06F19/28GK103714268SQ201310684605
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】周豐豐, 麥國琴, 趙苗苗, 張召 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院