24411

BIO3 201

دكتري

زيست شناسي- سلولي و مولكولي

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

1403

144 ص.

مجيد متولي باشي نائيني

مالتيپل اسكلروزيس (ام اس) , شبكه بيزي , شبكه‌هاي تعاملي ژن-ژن

مالتيپل اسكلروزيس (ام اس) يك بيماري التهابي مزمن ناتوان كننده عصبي است كه با نفوذ لنفوسيتها به سامانه عصبي مركزي، از دست دادن ميلين و تخريب آكسون مشخص ميشود. در اين مطالعه، مجموعه پروفايل دادههاي بيان ژن (GSE17048) از پايگاه داده بيان ژن (GEO) Gene Expression Omnibus كه حاوي اطلاعات ژن از بيماران مبتلا به ام اس مي‌باشد بارگيري و بازيابي شد. براي پياده سازي دادههاي بيان ژن از بسته نرم افزاري Geoqueryكه متكي به نرم‌افزار R است و براي استنباط و يادگيري ساختار شبكه بيزين از مجموعهاي از الگوريتمهاي شبكه بيزين با استفاده از بسته الحاقي R Bnlearn و الگوريتم Hill climbing براي پردازش اين دادههاي خام استفاده شد. نتايج شبكه بيزين تحت تجزيه و تحليل پايين‌دستي بيشتري قرار گرفت و به منظور كسب بينش در مورد سازمان و ساختار شبكه‌هاي تعاملي ژن-ژن از طيف گسترده‌اي از افزونه‌هاي Cytoscape، مانند افزونههاي Network Analyzer، Cytohubba، MCODEو jActive Modules استفاده شد. پس از آناليز ويژگي‌هاي توپولوژيكي و تلفيق نتايج شبكه‌ها در مجموع 3 ژن LASP1،TUBA1C ،S100A6 كه مقادير بالايي پارامترهاي مركزيت(Degree, Betwennes ,Closeness centrality) را داشتند مورد بررسي بيشتر قرار گرفتند. سپس براي بررسي بيان ژن‌هاي شناسايي‌شده از نمونه‌هاي خون 56 بيمار مبتلا به ام اس و 44 نمونه شاهد RNA استخراج و cDNA آن‌ها ساخته شد. تكثير ژن‌ها توسط واكنش كمي qPCR صورت گرفت و براي تحليل ميزان بيان ژن‌ها از نرم‌افزار REST2009و آزمون Unpaired t- test در نرم افزار GraphPad Prism 8 استفاده شد. تحقيقات اخير در مورد ام اس نشان داده است كه اختلال در بيان miRNA اغلب در بيماران ام اس ديده ميشود. در اين مطالعه، همچنين مجموعه داده‌هايGSE21079 از پايگاه داده بيان ژن GEO براي به دست آوردن بينشي در مورد سازمان و ساختار تعاملات پيچيده miRNA-miRNA با استفاده از تحليل شبكه بيزي استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش معنادار (P<0.05) در بيان ژن‌هاي LASP1و S100A6 و كاهش معنادار در بيان ژن TUBA1C در خون بيماران مبتلا به ام اس در مقايسه با گروه سالم وجود دارد. همچنين نشان داده شد كه بيان hsa-miR-520d-3p و hsa-miR-449a در بيماران ام اس كاهش مييابد. نتيجه‌گيري: اين مطالعه نشانگرهاي زيستي تشخيصي و درماني بالقوه را براي درك بهتر از شبكههاي تنظيمي بيان ژن و ميكروارناها در بيماري ام اس ارائه مي‌دهد. به اين ترتيب، تغييرات بيان ژن‌هاي S100A6 ,LASP1و TUBA1C و كاهش بيان ميكروارناهاي hsa-miR-520d-3p و hsa-miR-449a ممكن است با در نظر گرفتن نقش احتمالي آنها به عنوان نشانگرهاي زيستي، به توسعه درمان‌ها و/يا داروهاي جديد مبتني بر بيماري ام اس كمك كنند.

Cytoscape , miRNA-miRNA , Multiple sclerosis (MS) , Bayesian network , gene-gene interaction

Prediction of regulatory Bayesian network in multiple sclerosis (MS) using integrated microRNA and mRNA data

زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي

Multiple sclerosis (MS) is a debilitating chronic inflammatory disease characterized by lymphocyte infiltration of the central nervous system, loss of myelin, and axonal degeneration. In this study, the gene expression data profile set (GSE17048) was downloaded and retrieved from the Gene Expression Omnibus (GEO) database, which contains gene information from MS patients. To implement the gene expression data from the Geoquery software package that relies on the R software and to infer and learn the Bayesian network structure from a set of Bayesian network algorithms using the R extension package bnlearn and the Hill climbing algorithm to process this Raw data was used. Bayesian network results were subjected to further downstream analysis and a wide range of Cytoscape plugins, such as Network Analyzer, Cytohubba, MCODE and jActive Modules, were used to gain insight into the organization and structure of gene-gene interaction networks. After analyzing the topological features and combining the results of the networks, a total of 3 genes, LASP1, TUBA1C, and S100A6, which had high values of centrality parameters (Degree, Betwennes, Closeness centrality), were further investigated. Then, to check the expression of identified genes, RNA was extracted and cDNA was made from the blood samples of 56 MS patients and 44 control samples. Amplification of genes was done by quantitative qPCR reaction and REST software and unpaired t-test were used in GraphPad Prism 8 software to analyze gene expression. Recent research on MS has shown that miRNA expression disorders are often seen in MS patients. In this study, the GSE21079 dataset from the GEO gene expression database was also used to gain insight into the organization and structure of complex miRNA-miRNA interactions using Bayesian network analysis. The results show that there was a significant increase (P<0.05) in the expression of LASP1 and S100A6 genes and a significant decrease in the expression of the TUBA1C gene in the blood of MS patients compared to the healthy group. It has also been shown that the expression of hsa-miR-520d-3p and hsa-miR-449a is decreased in MS patients. Conclusion: This study provides potential diagnostic and therapeutic biomarkers for a better understanding of the regulatory networks of gene expression and microRNAs in MS. Thus, changes in the expression of S100A6, LASP1 and TUBA1C genes and the decrease in the expression of microRNAs hsa-miR-520d-3p and hsa-miR-449a may contribute to the development of new treatments and/or drugs based on MS, considering their possible role as biomarkers.

4

مصطفي قادري زفره اي

مسعود اعتمادي فر