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基因活动数据库可以节省数千只老鼠

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-02-28浏览次数:1121

这些数据发表于Nature Communications,可通过在线应用获得,该应用显示了来自十种不同疾病的小鼠血液中每种小鼠基因(超过45,000个基因)的活性。还检查了肺部样本中涉及肺部的六种疾病。

以前,研究人员必须创建,感染和敲除小鼠样本并提取和测序RNA以研究他们感兴趣的基因。利用实验室为本研究创建的新应用,研究人员将能够检查一系列疾病中的任何基因,无需自己的小鼠。这可以防止数千只小鼠被用于个别实验。

由Crick集团领导人Anne O'Garra领导并由Christine Graham协调的研究团队与来自英国和美国克里克的许多合作者合作。他们使用新一代测序技术'RNA-seq'来测量不同疾病的基因活性。由于基因需要将其DNA转录为RNA才能发挥作用,因此分析RNA可以揭示每种基因的活性 - 在这种情况下是在感染或过敏原激发后。

“遗传活动可以向我们展示身体对感染和过敏原的反应,”安妮解释道。 “有数千种基因参与任何免疫反应,因此我们实验室的生物信息学博士后研究员Akul Singhania使用先进的生物信息学方法将基因聚类成模块。这些模块代表通常受调节的基因簇,通常可以对其进行注释以确定它们。功能和已知的生理效应。例如,在38个肺模块中存在过敏相关模块,仅在过敏模型中看到,包含超过100个基因和另一个包含超过200个基因的T细胞。相关模块。

“通过对肺组织和血液进行测序,我们还可以看到血液中的免疫反应如何反映肺部的局部反应,反之亦然。这将有助于我们了解我们可以从血液的遗传特征中学到什么。因为对于大多数疾病,医生不能从患者那里获取肺部样本。“

使用新的应用程序,世界各地的研究人员可以在感染了一系列病原体的小鼠的肺和血液中发现遗传活动:寄生虫弓形虫,流感病毒和呼吸道合胞病毒(RSV),伯克希尔伯克霍尔德菌,真菌白色念珠菌或过敏原,屋尘螨。他们还可以看到李斯特菌,小鼠巨细胞病毒,疟疾寄生虫Plasmodium chabaudi chabaudi或慢性伯克霍尔德氏菌感染小鼠血液中的基因活性。

在这项研究中,该团队分析了与这些疾病相关的遗传特征,以帮助了解免疫反应。他们在肺部发现了广泛的免疫反应,离散模块由与I型或II型干扰素,IL-17或过敏反应相关的基因主导。已知I型干扰素响应病毒而释放,而II型干扰素(IFN-g)激活吞噬细胞以杀死细胞内病原体,IL-17吸引中性粒细胞以引起早期炎症免疫应答。有趣的是,干扰素基因特征与血液模块中的肺相似,但IL-17和过敏反应则不然。

令人惊讶的是,与I型干扰素相关的基因在感染弓形虫寄生虫的小鼠的肺和血液中具有高活性,并且对伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pseudomallei)中的细菌有反应。人们也观察到了这种情况,尽管程度较轻。这挑战了I型干扰素相关基因必然表明病毒感染的观点,正如实验室先前在结核病中所显示的那样。

“我们发现不起干扰素途径作用的小鼠对抗弓形虫感染的能力较差。这对于I型和II型干扰素都是相互关联的。我们发现两者都起着关键作用。昆虫部分由中性粒细胞控制。血液和大量的中性粒细胞会对宿主造成伤害。“

从过时到机会

该研究项目于2009年开始,使用称为微阵列的技术检测肺和血液样本中的基因活性,几乎完成并准备好在2015年前进行分析。微阵列是一种成熟的技术,但必要的试剂突然停止由制造商提供到最后的样品处理。当设备没有完成测序时,该项目遇到了麻烦。

由于这种微阵列技术不再可能,团队需要采用不同的方法。目前,有一项名为RNA-Seq的技术可用,为量化基因活动提供了更好的方法。

在Anne和制造商谈判之后,她的团队免费提供了尖端的RNA-Seq试剂,并从2016年底开始重新处理样品。它们还为大量数据提供存储。

由于来自微阵列实验的组织和血液样品被冷冻保存,Anne Labs的Christine Graham能够返回相同的样品并再次处理它们,这次是用于RNA测序。由于样品的优异储存,这可以在不使用其他动物的情况下实现。尽管Christine需要花费大量的时间和精力,但到2018年,该团队仍然拥有所需的所有测序数据。

随着大量数据的处理,Akul Singhania着手解决这一切。利用先进的生物信息学技术,他将数千个基因和数百万个数据点汇集成一个有意义的视觉形式,我们称之为模块并创建应用程序以使任何人都可以访问数据。

“从项目开始十年后,我们现在拥有一个基因表达的开放存取资源,世界上任何人都可以用它来寻找他们喜欢的基因,看看他们是否受到I型或II型干扰素信号传导的干扰。规则,“安妮说。”没有人说科学很容易,但当然值得。“