基于单细胞多组学数据整合的帕金森病基因表达调控研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:junar
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本论文利用单细胞测序技术绘制了8例帕金森病患者和6例正常对照的血液T细胞各亚群的基因表达图谱,并整合基因型数据研究帕金森疾病相关基因表达的免疫调控机制,为帕金森疾病的免疫治疗提供潜在靶点。本实验利用全基因组测序技术对患者与正常人进行基因型分型,利用PLINK1.9软件对基因组变异进行质量控制,并进一步结合已有文献研究筛选出与帕金森易感变异有强连锁遗传率的变异,共计4,348个单核苷酸多态性变异(SNP)用于后续基因表达数量性状位点(eQTL)研究。本实验利用R语言Seurat函数对所有样本的T免疫细胞的单细胞进行降维、聚类以及细胞类型注释,依据测得的基因表达谱以及T细胞各亚群的特征表达基因将T细胞注释为5个大亚类(其中共包含22个更加详细的亚群),5类大亚类分别是:CD4+T细胞、CD8+T细胞、粘膜相关不变性T细胞(MAIT),γ-δT细胞(gd T)和双阴性T细胞(DN)。本实验使用R研究的Metrix EQTL函数进行单细胞基因表达调控分析,鉴定与帕金森疾病相关的T细胞类型特异性与疾病相关的eQTL。其中细胞类型特异性的分析过程中,分别在CD4+T细胞、CD8+T细胞、MAI T细胞、gd T细胞和DN T细胞中得到了31、339、336、600和474细胞类型特异性基因表达调控关系,并以CD4+T细胞中rs11950533变异调控CAMLG基因、CD8+T细胞中rs11577197变异调控VAMP4基因以及MAI T细胞中rs8087969变异调控MEX3C基因的表达为例,阐述了帕金森病易感变异可能通过调控特定类型免疫细胞的基因表达进而影响疾病的发生与发展;在疾病相关eQTL分析中,通过比较正常人与帕金森病患者之间的基因表达调控差异,筛选得到了帕金森病特异性的eQTL位点,总共10,015条疾病相关基因表达调控关系。其中,分别在CD4+T细胞、CD8+T细胞、MAI T细胞、gd T细胞和DN T细胞检测到726、1164、3729、2766、5321对基因表达调控关系,通过与帕金森病的易感基因及易感SNP进行比对,本实验中着重其中四条调控关系进行了分析,分别是:rs3104784调控TUFM基因、rs2271613调控PGS1基因、rs9271222调控HLA-DRB5基因和rs4690198调控GAK基因。为进一步明确帕金森易感基因的表达调控机制,本研究利用疾病相关eQTL调控基因进行富集分析,结果表面大多数受调控基因显著富集在与人体免疫过程相关的通路,例如:同种异体排斥、移植物抗宿主病、用于产生Ig A的肠道免疫网络、自身免疫性甲状腺疾病、金黄色葡萄球菌感染、抗原加工和呈递、炎症性肠病等。
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