基于整合组学的结核分枝杆菌感染特征性宿主免疫机制研究

【作者】 李凡；

【机构】 吉林大学基础医学院、人兽共患病教育部重点实验室；

【摘要】 近年来结核病再次呈现区域性暴发的趋势,全球每年新增肺结核患者多达856万例,其中5%～15%的患者发展成活动性肺结核。在结核分枝杆菌感染后,宿主机体产生的一系列免疫应答对活动性肺结核的发生及发展至关重要,其中伴随着宿主众多调节分子复杂的相互作用。通过结核感染整合组学数据,深入探究人感染结核分枝杆菌后的特异性免疫应答机制,并高通量筛选体液中结核感染诊疗靶标,对结核病临床早期诊断研宄以及特效新药的研发具有重要意义。我们首先以活动期肺结核患者全血及健康人全血为研究对象,从NCBI的GEO数据库中收集了所有的mRNA与microRNA芯片数据集,通过表达谱数据整合分析,鉴定了活动期肺结核患者全血中存在着异常的"转录因子-靶基因调控网络"和"microRNA-靶基因调控网络",通过分析二者组成的共调控网络,鉴别出了肺结核病发展进程中与机体免疫应答相关的关键枢纽基因,并对这些枢纽基因做进一步地功能注释分析与信号通路富集分析,发现这些枢纽基因与"Tuberculosis signaling pathway"密切相关;通过qRT-PCR,我们验证了枢纽基因FCGR1和CEBPB表达水平的差异改变,FCGR1A编码在免疫应答中起重要作用的高亲和性Fc-γ受体,参与Fc-γ受体调节的吞噬作用;而CEBPB参与了分化及活化巨噬细胞并参与免疫和炎症反应的调控,同时CEBPB在IgG免疫复合刺激中起着关键性的作用。巨噬细胞是宿主控制结核分枝杆菌感染传播的重要防御屏障,接下来为深入研究肺结核病免疫应答的分子机制,我们体外构建了结核分枝杆菌(H37Rv和H37Ra)感染THP-1源性巨噬细胞的模型,通过高通量测序检测及生物信息学分析,我们筛选获得了结核分枝杆菌感染巨噬细胞后细胞的mRNA、microRNA及lncRNA差异表达谱。功能分析显示差异表达mRNA、microRNA及lncRNA可能参与了"immuneresponse"和"inflammatory response"等信号通路来调动宿主的免疫活动。后续将深入探究这些模块中差异表达的各类RNA所相关的巨噬细胞的抗菌机制,以进一步了解宿主抵抗结核分枝杆菌的免疫机制,为结核病诊断靶标及新药或疫苗的研发奠定夯实的基础。更多还原