23660

BIO2 1019

كارشناسي ارشد

زيست شناسي - ژنتيك مولكولي

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

1403/4/10

79 ص.

فريبا دهقانيان

گليوما , مسير انتقال پيام ناچ , زيست شناسي سامانه ها , شبكه هم بيان ژني , بيان افتراقي

مقدمه: مسير انتقال پيام ناچ يكي ازحفاظت¬شده¬ترين مسيرهاي انتقال پيام در اكثر موجودات چندسلولي است. اين مسير فرآيندهاي زيستي متعددي را در طول مرحله جنيني و بزرگسالي كنترل مي‌نمايد. در بسياري از سرطان‌ها مانند سرطان پستان، آدنوكارسينوما، روده بزرگ و گليوما اختلال‌هايي در اين مسير مشاهده شده¬است. گليوما، شايع‌ترين تومور بدخيم مغزي اوليه در بزرگسالان بوده كه به ‌عنوان بيشترين عامل مرگ‌ومير ناشي از تومورهاي اوليه مغزي شناخته مي‌شوند. در اين مطالعه با استفاده از ابزارهاي زيست¬شناسي سامانه¬ها به بازسازي مسير انتقال پيام ناچ در سرطان گليوبلاستوما و گليوما با درجه پايين پرداخته شده است. مواد و روش¬ها: ابتدا در فاز بيوانفورماتيكي، داده¬هاى RNA-seq مرتبط با سرطان گليوبلاستوما و گليوما با درجه ¬پايين دانلود و آناليز شد. پس از بررسي بيان افتراقي ژن¬ها توسط پكيج DESeq2 ، شبكه هم‌بياني مرتبط با داده¬هاي نرمال، سرطان گليوبلاستوما و گليوما با درجه¬پايين توسط ابزار WGCNA بازسازى شد. سپس با ترسيم شبكه ميانكنش ژن¬ها براي ماژول¬هاي غيرحفاظت شده در اين سرطان¬ها كه شامل ژن¬هاي اصلي مسير انتقال پيام ناچ هم بودند، ژن¬هاى كليدى دخيل در اين دو بيمارى شناسايي شدند. درفاز آزمايشگاهي بيان دو ژن كانديد از فاز بيوانفورماتيكي، توسط Real-Time PCR در ميان 25 نمونه بافت از هر گروه سنجيده شد. نتايج: بررسي بيان افتراقي ژن¬ها نشان مي¬دهد كه درحالت گليوبلاستوما نسبت به حالت سالم 11169 ژن دچار تغيير بيان معني¬دار ¬و همچنين درحالت گليوما نسبت به سالم 7741 ژن نيز تغيير بيان معني¬دار هستند. آناليز شبكه هم¬بياني نشان داد كه ماژول¬هاي purple و lightsteelblue در گليوبلاستوما و ماژول¬هاي darkmagentaوdarkorange درگليوما با درجه پايين حاوي ژن¬هاي كليدي مسير انتقال پيام ناچ بوده و از ماژول‌هاي غير حفاظت شده¬ مي¬باشند. پس از ترسيم شبكه ميانكنش ژن¬ها براي اين ماژول¬ها دوlncRNA به عنوان ژن¬هاي هاب و مرتبط با اجزاي مسير ناچ با نام¬هاي LINC02768 و LINC02743 انتخاب شدند. بررسي¬هاي آزمايشگاهي LINC02768 نشان داد كه در سرطان گليوبلاستوما نسبت به حالت سالم افزايش بيان معنادار (log2FC = 1.57, p value < 0.0001) و در سرطان گليوما با درجه پايين نسبت به حالت سالم نيز افزايش بيان معناداري (log2FC =0.12, p value < 0.05) مشاهده شد. همچنين LINC02743 در سرطان گليوبلاستوما نسبت به حالت سالم افزايش بيان (log2FC =1.22 , p value < 0.0001) و درسرطان گليوما با درجه پايين نسبت به حالت سالم نيز افزايش بيان معنادار مشاهده شد (log2FC =2.14 , p value < 0.0001). نتيجه¬گيري: اين پژوهش پيشنهاد مي¬دهد كه ميزان بيان RNAهاي غيركدكننده‌ي LINC02743 و LINC02768 در ارتباط با مسير ناچ ، مي¬تواند به عنوان نشانگر زيستي در بيماري‌زايي سرطان گليوبلاستوما و گليوما با درجه پايين مورد توجه قرار گيرد. با اين حال مطالعات گسترده¬ترى در بررسي و تاييد نقش اين RNAهاي تنظيمي به عنوان نشانگر تشخيصي در اين دو بيمارى مورد نياز است.

Glioma , Notch signaling pathway , Systems biology , Gene co-expression network , Differential expression

Reconstruction of Notch signaling pathway in Glioma using Systems Biology approaches followed by experimental analysis of most critical genes

زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي

Introduction: The Notch signaling pathway is one of the evolutionarily conserved pathways in most multicellular organisms. This pathway controls several biological processes during the embryonic and adult stages. The dysregulation in this pathway has been observed in many cancers such as Breast cancer, Adenocarcinoma, Colon, and Glioma. Glioma is the most common primary malignant brain tumor in adults, which is known as the leading cause of death from primary brain tumors. In this study, the Notch signaling pathway was reconstructed in Glioblastoma and low-grade Glioma cancer using the systems biology approach. Materials and Methods: First, GBM and LGG transcriptomics data were downloaded and analyzed in the bioinformatics phase. After examining the differential expression of genes by the DESeq2 package, the co-expression network related to normal, Glioblastoma, and low-grade Glioma data was reconstructed by the WGCNA tool. Then, by drawing the interaction network of genes for non-preserved modules in these cancers, which included the main genes of the Notch signaling pathway, the key genes involved in these two diseases were identified. In the experimental phase, the expression of two candidate genes from the bioinformatics phase was assessed using Real-Time PCR among 25 tissue samples from each group. Results:Investigating the differential expression of genes shows that in Glioblastoma, 11169 genes have significant expression changes compared to healthy ones, and also, in low-grade Glioma, 7741 genes show significant changes in expression compared to healthy ones. Co-expression network analyses showed that purple and lightsteelblue modules in Glioblastoma and darkmagenta and darkorange modules in low-grade Glioma contain key genes of the Notch signaling pathway and are non-conserved modules. After drawing the interaction network of genes for these modules, two lncRNAs, LINC02768 and LINC02743, were selected as hub genes related to the Notch signaling pathway. Experimental studies of LINC02768 showed a significantly increased expression level in Glioblastoma cancer compared to the healthy ones (log2FC = 1.57, p value < 0.0001) and a significant upregulation in low-grade Glioma cancer compared to the healthy ones (log2FC = 0.12 , p value) < 0.05) was observed. Also, LINC02743 upregulated in Glioblastoma cancer compared to the control (log2FC = 1.22 , p value < 0.0001), and in low-grade Glioma cancer compared to the healthy ones, a significant increase in expression level was observed (log2FC = 2.14 , p value < 0.0001). Conclusions:This study suggests that the expression level of non-coding RNAs LINC02743 and LINC02768 in relation to the Notch pathway can be considered as a biomarker in the pathogenesis of Glioblastoma and low-grade Glioma. However, more extensive studies are needed to investigate and confirm the role of these regulatory RNAs as diagnostic markers in these two diseases.

4