為什么要進(jìn)一步優(yōu)化重度抑郁癥基因檢測位點(diǎn)?
抑郁癥因其高發(fā)病率及其對個體和群體的影響,在臨床和臨床前心理神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。鑒定有效的生物標(biāo)志物以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確診斷至關(guān)重要,理想的生物標(biāo)志物應(yīng)具有可檢測的血清水平以及構(gòu)象和熱穩(wěn)定性。佳學(xué)基因解碼旨在鑒定穩(wěn)定的血漿生物標(biāo)志物,用于重度抑郁癥的診斷和預(yù)后。 如查不清楚該疾病的發(fā)病機(jī)制,會影響診斷的準(zhǔn)確性。重度抑郁基因解碼納入了10名重度抑郁癥患者和8名健康對照者。分析了重度抑郁癥患者與健康對照者的miRNA。結(jié)果:11種特異性miRNA,特別是hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p和hsa-miR-93-3p,在重度抑郁癥患者組中表現(xiàn)出上調(diào)型血漿變異。miRNA的功能與抑郁癥的病理生理學(xué)相關(guān)。佳學(xué)基因通過基因解碼確定了重度抑郁癥患者中具有顯著上調(diào)變異的“一束” miRNA,未來會進(jìn)一步研究確定它們是否適合個性化和評估,最終成為重度抑郁癥血清學(xué)評估的組成部分。
《鑒定血漿中特定 miRNA 作為重度抑郁癥的基因檢測靶標(biāo)》關(guān)鍵詞:
重度抑郁癥,miRNA,重度抑郁癥生物標(biāo)志物,hsa-miR-874-3p,hsa-let-7d-5p,hsa-miR-93-3p
《人體基因序列變化與疾病表征》對重抑郁癥的介紹
1.1. 重度抑郁癥(MDD)
由于抑郁癥患病率高,且在個體和群體層面均有顯著差異,因此一直是臨床和臨床前心理神經(jīng)生物學(xué)(生物化學(xué)、藥理學(xué)、病理生理學(xué)、形態(tài)病理學(xué)、精神病學(xué)、神經(jīng)病學(xué))領(lǐng)域?qū)iT研究的重點(diǎn)。抑郁癥是一種復(fù)雜的精神健康障礙,其病因復(fù)雜,涵蓋遺傳、環(huán)境和神經(jīng)生物學(xué)因素。
從歷史角度來看,抑郁癥最初被稱為憂郁癥(melancholia)。憂郁癥的診斷始于19世紀(jì)初,直至19世紀(jì)80年代,這促成了現(xiàn)代抑郁癥概念的發(fā)展。十二位強(qiáng)調(diào)心理學(xué)能力和洞察力作用的作者的著作追溯了這一概念的發(fā)展。
1880 年代至 19 世紀(jì) 30 年代之間,五位科學(xué)家將憂郁癥定義為一種常與抑郁癥有關(guān)的精神疾病或缺陷。19 世紀(jì) 50 年代,Guislain、Bucknill 和 Tuke 強(qiáng)調(diào)不伴有妄想的憂郁癥是一種被忽視的疾病。到了 19 世紀(jì) 60 年代和 80 年代,五位科學(xué)家得出結(jié)論,憂郁癥是一種原發(fā)性心境障礙,譫妄癥是異常心境自然導(dǎo)致的。憂郁癥的概念包括各種形式的安靜性精神錯亂,而抑郁癥在 19 世紀(jì)被更明確地定義為情感障礙。20 世紀(jì) 30 年代引入了診斷方案的標(biāo)準(zhǔn),20 世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)了單相情感障礙和雙相情感障礙的現(xiàn)代區(qū)別。關(guān)于精神病性抑郁癥和神經(jīng)性抑郁癥之間的區(qū)別以及內(nèi)源性抑郁癥和反應(yīng)性抑郁癥之間的區(qū)別引起了爭論。
從診斷角度來看,根據(jù)《精神障礙診斷和統(tǒng)計(jì)手冊》(DSM-5),重度抑郁癥(MDD)的特征是認(rèn)知、情感和植物神經(jīng)功能的明顯改變;從時間角度來看,其定義為發(fā)作持續(xù)至少2周。從數(shù)量角度來看,同一次發(fā)作期間必須出現(xiàn)5種或更多癥狀,其中至少有一種是抑郁狀態(tài)或快感缺乏。
臨床表現(xiàn)可能包括以下癥狀:體重顯著減輕或增加、疲勞、注意力無法集中、無價值感或內(nèi)疚感,以及反復(fù)出現(xiàn)自殺念頭。然而,由于重度抑郁癥是一種臨床異質(zhì)性疾病,實(shí)施基于癥狀的治療方法存在顯著局限性。糖尿病、癌癥以及帕金森病和阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病患者也經(jīng)常出現(xiàn)抑郁癥狀,這使得實(shí)施基于癥狀的治療方法更加困難。
DSM-5 將抑郁癥分為幾種不同的亞型。根據(jù) DSM-5,這些亞型旨在表示特定的癥狀模式或癥狀可能出現(xiàn)的時間范圍。
1.2. 重度抑郁癥的基因解碼
大規(guī)模的聯(lián)盟研究和隊(duì)列研究表明,遺傳因素在重度抑郁癥(MDD)的病因中起著重要作用。MDD的病理生理機(jī)制似乎主要受基因-環(huán)境相互作用的影響,而早期生活壓力是多種精神障礙(包括MDD)的重要風(fēng)險因素。
規(guī)模最大的抑郁癥全基因組關(guān)聯(lián)研究 (GWAS) 涵蓋超過 120 萬參與者,發(fā)現(xiàn) 223 個獨(dú)立的單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 和 178 個遺傳風(fēng)險位點(diǎn)與重度抑郁癥 (MDD) 相關(guān)。神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、大腦的大小以及突觸的組裝和功能是與重度抑郁癥(MDD) 約 11.3% 的 SNP 遺傳率相關(guān)的主要生物學(xué)過程。神經(jīng)生長調(diào)節(jié)因子 1 (NEGR1)、CUGBP Elav 樣家族成員 4 (CELF4) 和多巴胺 D2 受體 (DRD2) 是與重度抑郁癥(MDD) 相關(guān)的主要基因。
早期生活壓力通過表觀遺傳調(diào)控作用,導(dǎo)致下丘腦-垂體-腎上腺 (HPA) 軸持續(xù)紊亂。在重度抑郁癥 (MDD) 中起重要作用的表觀遺傳調(diào)控包括組蛋白修飾、非編碼 RNA 調(diào)控和脫氧核糖核酸 (DNA) 甲基化。
早期生活壓力會導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素分泌增加,并破壞調(diào)節(jié)下丘腦-垂體-腎上腺 (HPA) 軸活動的穩(wěn)態(tài)機(jī)制,從而增加患上壓力相關(guān)疾病的風(fēng)險,例如心境障礙、情感障礙、焦慮癥、邊緣性人格障礙 (BPD) 和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙 (PTSD)。DNA 甲基化在將社會經(jīng)歷轉(zhuǎn)化為基因表達(dá)和表型的長期變化中起著重要作用。
糖皮質(zhì)激素受體基因 (NR3C1) 是一個高度保守的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,控制著內(nèi)分泌對應(yīng)激、代謝、炎癥和生殖的反應(yīng)。研究表明,外顯子 17 DNA 甲基化的持續(xù)性變化是母親照料的結(jié)果,而童年創(chuàng)傷、自殺、邊緣性人格障礙 (BPD) 和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙 (PTSD) 也會產(chǎn)生類似的表觀遺傳修飾。
早期生活應(yīng)激會誘導(dǎo)核受體亞家族3C組成員1(Nr3c1)控制元件的位點(diǎn)特異性高甲基化,該元件協(xié)調(diào)促皮質(zhì)素釋放激素(CRH)表達(dá)神經(jīng)元中多種糖皮質(zhì)激素受體(GR)轉(zhuǎn)錄本和整體GR蛋白的表達(dá),并阻止成年期慢性應(yīng)激條件下CRH的上調(diào)。這種“分子可塑性”使生物體能夠通過整合多層次的基因-環(huán)境相互作用來發(fā)起適應(yīng)性反應(yīng)。
1.3. miRNA在重度抑郁癥中的意義
自 1993 年發(fā)現(xiàn)第一個小非編碼 RNA 以來,人們對微小 RNA (miRNA) 的認(rèn)識迅速擴(kuò)展,因此最近的基因解碼越來越集中于 miRNA 在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中的作用。
miRNA 是一類由大約 18 到 25 個核苷酸組成的小型單鏈 RNA,由 Reinhart 等人通過秀麗隱桿線蟲的發(fā)育時間控制首次發(fā)現(xiàn)。
因此,這些小的非編碼RNA分子參與基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控,并在發(fā)育、分化、細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡等各種生物過程中發(fā)揮重要作用。
miRNA 調(diào)控基因表達(dá)的能力是這些復(fù)雜生物學(xué)過程的基本組成部分。由于 RISC/miRNA 復(fù)合物的獨(dú)特序列可以與目標(biāo) mRNA 的 3′ 非翻譯區(qū)結(jié)合,miRNA 通常被認(rèn)為能夠?qū)е?mRNA 的翻譯抑制或降解,并直接調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。因此, miRNA在控制和調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)育和分化方面發(fā)揮著重要作用,尤其是在大腦中,它們的表達(dá)可以顯著調(diào)節(jié)神經(jīng)元發(fā)育和細(xì)胞凋亡中的細(xì)胞內(nèi)信號通路。
miRNA 是一種 DNA 聚合酶,可將基因組區(qū)域轉(zhuǎn)錄為初級 miRNA。這些初級轉(zhuǎn)錄本由微小RNA合物 Drosha 和 DGCR8 處理,產(chǎn)生 70 個核苷酸的 pre-miRNA。Exportin-5 將 pre-miRNA 輸出到細(xì)胞質(zhì)中,使其能夠通過核孔復(fù)合物運(yùn)輸。Dicer 對其進(jìn)行處理,產(chǎn)生成熟的 miRNA 雙鏈體。miRNA 是 miRNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物 (miRISC) 的一部分,該復(fù)合物可抑制轉(zhuǎn)錄并介導(dǎo) mRNA 衰變。它們對細(xì)胞內(nèi)環(huán)境以外的環(huán)境(包括神經(jīng)系統(tǒng))也有重要影響。miRNA 可以釋放到細(xì)胞外液中,在那里它們進(jìn)行全身循環(huán)以調(diào)節(jié)遠(yuǎn)處的靶細(xì)胞。它們的運(yùn)輸機(jī)制涉及外泌體,外泌體是細(xì)胞外囊泡 (EV) 的一種特殊亞型,由各種細(xì)胞類型分泌。
1.4 miRNA在重度抑郁癥中的致病機(jī)制
在抑郁癥的背景下,miRNA被認(rèn)為通過幾種機(jī)制影響該疾病的發(fā)病機(jī)制,例如調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)、神經(jīng)可塑性、應(yīng)激反應(yīng)和HPA軸調(diào)節(jié)、炎癥和神經(jīng)發(fā)生。
因此,miRNA 可以調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)相關(guān)基因的表達(dá),例如血清素、多巴胺和谷氨酸,這些基因?qū)τ谇榫w調(diào)節(jié)至關(guān)重要,并且與抑郁癥的病理生理有關(guān)。miRNA 在調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)信號傳導(dǎo)中發(fā)揮重要且相關(guān)作用的機(jī)制如下。神經(jīng)遞質(zhì)在突觸前神經(jīng)元中合成。隨后,它們被嵌入囊泡并釋放到突觸縫中。這些囊泡將與突觸后受體相互作用,從而刺激或抑制突觸后細(xì)胞活動。從神經(jīng)遞質(zhì)合成到信號終止,該過程的每個組成部分都受到突觸蛋白活性的調(diào)節(jié),這些蛋白可由作為 miRNA 靶標(biāo)的 mRNA 編碼,并且某些調(diào)節(jié)可以在局部發(fā)生。
下丘腦-垂體-腎上腺 (HPA) 軸在人體應(yīng)對壓力的過程中起著核心作用。HPA 軸失調(diào)與抑郁癥有關(guān)。miRNA 可以通過調(diào)節(jié)參與 HPA 軸和應(yīng)激相關(guān)信號通路的基因來影響應(yīng)激反應(yīng)。
越來越多的證據(jù)表明,炎癥可能參與抑郁癥的發(fā)病機(jī)制。miRNA 可以調(diào)節(jié)促炎和抗炎細(xì)胞因子的表達(dá),從而可能影響與抑郁癥相關(guān)的炎癥過程。
miRNA參與神經(jīng)發(fā)生,即大腦中新神經(jīng)元產(chǎn)生的過程。神經(jīng)發(fā)生受損,尤其是海馬體的神經(jīng)發(fā)生受損,與抑郁癥有關(guān)。miRNA可能影響神經(jīng)發(fā)生,進(jìn)而影響抑郁癥的病理生理學(xué) 。
大量研究集中于 miRNA 在抑郁癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用(例如,在神經(jīng)可塑性和神經(jīng)發(fā)生中),從而導(dǎo)致臨床相關(guān)癥狀(例如,自殺行為)。
miRNA之所以受到當(dāng)今科學(xué)界的關(guān)注,是由于其具有以下特點(diǎn):
(1)它們在各種生物體液中穩(wěn)定維持和運(yùn)輸,例如腦脊液和外周血清/血漿;
(2)所采用的檢測方法技術(shù)簡單、成本低廉;
(3)它們的表達(dá)具有組織和疾病特異性。
另一個重要因素是,文獻(xiàn)中報道了幾種 miRNA 作為重度抑郁癥的診斷或治療監(jiān)測元素,而在佳學(xué)基因解碼的基因解碼中,這些 miRNA 并沒有表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的變化。
這一次的基因解碼旨在確定用于診斷和預(yù)后重度抑郁癥的穩(wěn)定血漿生物標(biāo)志物,因?yàn)樵摷膊〉陌l(fā)病機(jī)制仍未完全了解,影響診斷的準(zhǔn)確性。
2.材料和方法
2.1. 研究樣本與設(shè)計(jì)
本次基因解碼納入了10名重度抑郁癥患者和8名健康對照者。研究對象均為基因解碼合作醫(yī)院精神病診所的患者。這些患者符合《精神障礙診斷和統(tǒng)計(jì)手冊》第四版文本修訂版(DSM-IV-TR)中重度抑郁發(fā)作的診斷標(biāo)準(zhǔn)。
抽樣方法基于便利性,選取那些容易聯(lián)系且符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者。這種方法雖然并非隨機(jī),但考慮到臨床情況和研究的特定人群,是合適的。
在本次基因解碼中,患者均為未接受過藥物治療的患者,這意味著他們之前未接受過任何藥物治療。這對于確保基線評估不受既往用藥影響至關(guān)重要,有助于清晰地了解患者的初始臨床狀況。
本次基因解碼遵循《赫爾辛基宣言》的倫理準(zhǔn)則進(jìn)行,該準(zhǔn)則概述了涉及人類受試者的醫(yī)學(xué)研究的倫理原則。這確保了本次基因解碼遵循最高的倫理行為標(biāo)準(zhǔn),并將患者的安全和權(quán)利放在首位。
本次基因解碼已獲得機(jī)構(gòu)審查委員會 (IRB) 的批準(zhǔn)。IRB 的審批流程包括對研究方案進(jìn)行全面審查,以確保研究符合倫理和監(jiān)管要求。
所有參與者均簽署了知情同意書。該過程包括向患者解釋研究的目的、流程、潛在風(fēng)險及其益處。基因解碼人員向參與者保證,參與是自愿的,他們可以隨時退出,且不會對其臨床護(hù)理產(chǎn)生任何影響。
患者自愿參與本次基因解碼。研究未向患者提供任何經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,以確保他們的參與是出于對研究的真正貢獻(xiàn),而非金錢激勵。
納入標(biāo)準(zhǔn)如下:年齡在 18 至 65 歲之間,根據(jù) DSM-IV-TR 標(biāo)準(zhǔn)確診為重度抑郁癥(MDD)(符合條件的患者還接受了 SCID-I 羅馬尼亞研究版本的針對軸 I DSM-IV-TR 精神障礙的臨床訪談),并愿意完成知情同意。
排除標(biāo)準(zhǔn)如下:根據(jù) DSM-IV-TR 軸 I 診斷存在另一種持續(xù)性精神疾??;在研究入組前 12 個月內(nèi)接受過抗抑郁治療;在研究前 12 個月或研究期間接受過合并癥的慢性藥物治療;以及在研究期間懷孕。
所有參與本次基因解碼的受試者均接受了全身檢查,并將血液樣本送至臨床實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全血細(xì)胞計(jì)數(shù)分析。
2.2. miRNA分析
采用靜脈穿刺將血液樣本收集到 EDTA 涂層真空采血管中,并在收集后 2 小時內(nèi)通過離心分離血漿,并儲存在 −80 °C 下直至進(jìn)一步使用。
根據(jù)佳學(xué)基因的實(shí)驗(yàn)方案,使用 miRNeasy 血清/血漿試劑盒(Qiagen-Dusseldorf Germany)提取含有 miRNA 的總 RNA,包括C. elegans miR-39 mimic spike-in 和 UniSp2、4 和 5 作為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化對照。
成熟 miRNA 表達(dá)通過 ABI 7900HT 系統(tǒng)(Thermo,美國馬薩諸塞州沃爾瑟姆)中的實(shí)時 PCR 確定,使用 miRCURY LNA miRNA Focus Panels(Qiagen,德國杜塞爾多夫),按照制造商的程序檢測 179 種獨(dú)特的人類 miRNA。
使用在線 QIAGEN GeneGlobe 數(shù)據(jù)分析中心(Qiagen—Dusseldorf Germany)分析實(shí)時 PCR 數(shù)據(jù)。
2.3.統(tǒng)計(jì)分析
統(tǒng)計(jì)分析、目標(biāo)預(yù)測和通路分析。
僅選取所有樣本中均有表達(dá)的miRNA進(jìn)行進(jìn)一步分析。計(jì)算兩個時間點(diǎn)(治療前后)標(biāo)準(zhǔn)化miRNA表達(dá)的變化倍數(shù),并使用配對t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
倍數(shù)變化(2 −ΔΔCT)是測試樣本中標(biāo)準(zhǔn)化的 miRNA 表達(dá)(2 −ΔCT)除以對照樣本中標(biāo)準(zhǔn)化的 miRNA 表達(dá)(2 −ΔCT )。
p值是根據(jù)對照組和治療組中每個基因的重復(fù) 2 −ΔCT 值的學(xué)生 t 檢驗(yàn)計(jì)算得出的,小于0.05的p值以紅色表示。
2.4. miRNA與MDD潛在通路關(guān)系的生物信息學(xué)分析及鑒定
基因解碼利用 miRTarBase 數(shù)據(jù)庫(https://mirtarbase.cuhk.edu.cn/~miRTarBase/miRTarBase_2022/php/index.php,)評估了本次基因解碼中鑒定出的與重度抑郁癥(MDD) 相關(guān)的上調(diào)倍數(shù)變化值最高的前 5 個 miR。為了更有信心,重度抑郁癥基因解碼選擇了具有 2 種或更多驗(yàn)證方法的目標(biāo)基因。選定的基因被上傳到 Erichr 網(wǎng)站 ,并使用 Reactome 和 KEGG 作為參考數(shù)據(jù)庫來選擇與重度抑郁癥(MDD) 相關(guān)的通路 。將得到的通路與重度抑郁癥(MDD) 已發(fā)表的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。p值小于 0.05 被認(rèn)為是顯著的。
3.結(jié)果
重度抑郁癥基因解碼分析了10名MDD患者和8名健康對照者。對照者的年齡從18歲到65歲不等,是符合條件的入選研究對象的伴侶,年齡差異在5歲以內(nèi)。
圖1表示了研究組的總體分布,顯示與正常組相比,患者組中有大量 miRNA 被上調(diào)/下調(diào)。
圖 1.患者組與對照組血漿 miRNA 變異的總體圖形表示。
從一般原則到具體情況,檢測到了一組表現(xiàn)出多個統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著變化的 hsa-miRNA,其中第一組(作為初步研究)如表 1所示。
表 1.研究組中針對重度抑郁癥的一組特定 miRNA。
數(shù)字 | miRNA識別 | 折疊規(guī)則 | p值 |
---|---|---|---|
1 | hsa-miR-874-3p | 19.4 | 0.013566 |
2 | hsa-miR-574-3p | 6.01 | 0.019013 |
3 | hsa-miR-451a | 1.86 | 0.019841 |
4 | hsa-miR-93-3p | 8.47 | 0.020517 |
5 | hsa-let-7d-5p | 13.45 | 0.021807 |
6 | hsa-miR-125a-5p | 2.59 | 0.022523 |
7 | hsa-miR-132-3p | 3.76 | 0.026436 |
8 | hsa-miR-141-3p | 3.19 | 0.033533 |
9 | hsa-miR-140-5p | 4.8 | 0.03412 |
10 | hsa-miR-376a-3p | 2.45 | 0.042657 |
11 | hsa-miR-423-3p | 2.1 | 0.04844 |
初步分析顯示,這些 hsa-miRNA 在患者組與對照組中表現(xiàn)出顯著的倍數(shù)調(diào)控。這些調(diào)控具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其中一些已被其他基因解碼人員在文獻(xiàn)中證實(shí)。
這些 hsa-miR 表現(xiàn)出良好的倍數(shù)調(diào)節(jié)能力,且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,這意味著它們可以作為重度抑郁癥診斷的生物標(biāo)志物。倍數(shù)變化 (2 −ΔΔCT ) 等于測試樣本的標(biāo)準(zhǔn)化 miRNA 表達(dá)量 (2 −ΔCT ) 除以對照樣本的標(biāo)準(zhǔn)化 miRNA 表達(dá)量 (2 −ΔCT ),因此倍數(shù)調(diào)節(jié) (FR) 以生物學(xué)意義的方式表示了倍數(shù)變化的結(jié)果。
倍數(shù)變化值大于1表示正向調(diào)節(jié)或上調(diào),F(xiàn)R等于倍數(shù)變化。在基因解碼的研究中觀察到,hsa-miR-93-3p的FR = 8.47,這使得它成為重度抑郁癥的可行標(biāo)記物。換句話說,Homorogan等人通過在患者血液樣本中進(jìn)行檢測的研究也證明了該標(biāo)記物的可行性。
就表1而言,佳學(xué)基因解碼對重度抑郁癥患者組與健康組相比,表達(dá)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異的miRNA進(jìn)行了分析。佳學(xué)基因解碼還嘗試從文獻(xiàn)中篩選出與重度抑郁癥患者組存在顯著差異的相同miRNA的研究。
以hsa-miR-874-3p為例,在佳學(xué)基因解碼的研究中,該miRNA被上調(diào);在Suento等人的研究中,鑒于miR-874-3p可能通過抑制吲哚胺2,3-雙加氧酶1的表達(dá),在預(yù)防脂多糖誘發(fā)的抑郁行為中發(fā)揮重要作用,hsa-miR-874-3p可作為重度抑郁癥的治療靶點(diǎn)。同時還可以觀察到,hsa-miR-874-3p顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的變化,F(xiàn)R = 19.4,是測試組中最高的上調(diào)。
下一個描述的 hsa-miRNA 是 hsa-let-7d-5p,其在重度抑郁癥患者血漿中表現(xiàn)出上調(diào)調(diào)節(jié),F(xiàn)R = 13.45,p = 0.02。文獻(xiàn)研究表明,let-7 家族成員在人腦中高表達(dá),并在突觸形成和神經(jīng)發(fā)生中發(fā)揮重要作用。Maffioletti 等人領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)薈萃??分析表明,hsa-let-7e-5p 表達(dá)下調(diào)與重度抑郁癥相關(guān)。
下一個元素是 hsa-miR-93-3p,在本次基因解碼中,其 FR = 8.47,p = 0.02,這使得它成為重度抑郁癥的可行標(biāo)記物。換句話說,Homorogan 等人通過在患者血液樣本中進(jìn)行測試的研究也表明了該標(biāo)記物的適用性。
因此,上文描述的 miRNA(hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p 和 hsa-miR-93-3p)以及表 1中的其他 miRNA ,例如 hsa-miR-574-3p、hsa-miR-132-3p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-376a-3p 等,在研究組中均表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明其在重度抑郁癥中具有潛在的生物標(biāo)志物作用。前三個元素(hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p 和 hsa-miR-93-3p)由于 FR 值更具代表性,因?yàn)樗鼈冊谘芯拷M中具有最高值,因此它們是上調(diào)最多且最相關(guān)的。
從客觀的角度看,這些 hsa-miR 的定量變化如圖 2所示,可以明顯看出,在研究組中這些 miRNA 呈現(xiàn)出明顯的上調(diào)趨勢,這揭示了它們作為重度抑郁癥的生物標(biāo)志物、預(yù)后因素或治療靶點(diǎn)的重要性。
圖 2.重度抑郁癥中特定 hsa-miRNA 的變異。
對本次基因解碼中發(fā)現(xiàn)的、倍數(shù)調(diào)節(jié)值最高的、最相關(guān)的上調(diào)基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析,不僅幫助佳學(xué)基因解碼將它們與當(dāng)前的MDD疾病聯(lián)系起來,還表明這些患者可能是其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病或神經(jīng)退行性疾病的候選對象。本次基因解碼結(jié)果的臨床意義可能有助于識別MDD患者亞組,這些亞組對未來罹患其他神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病具有較高的預(yù)后意義。在對每個miR進(jìn)行分析時,佳學(xué)基因解碼發(fā)現(xiàn)了高度的通路異質(zhì)性。
對于 hsa-miR-874-3p,佳學(xué)基因解碼鑒定出 62 個與重度抑郁癥重疊的靶基因。富集分析鑒定出 17 條顯著通路(p值小于 0.05,表 2),其中 7 條與文獻(xiàn)中的重度抑郁癥直接相關(guān)。針對這 7 條通路,佳學(xué)基因解碼鑒定出 11 個重疊基因,它們分別與 3 個簇相關(guān)。根據(jù)圖3 的散點(diǎn)圖 1 和表 3所示,簇 7 涵蓋了與重度抑郁癥相關(guān)的大部分神經(jīng)系統(tǒng)疾病,而簇 5 與花生四烯酸代謝通路相關(guān),簇 1 與甲狀腺激素通路相關(guān)。
表 2.KEGG 2021 Human 的前 10 個顯著p值和 q 值表。
指數(shù) | 姓名 | p值 | 調(diào)整后的p值 | 比值比 | 綜合得分 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 甲狀腺激素信號通路 | 0.006023 | 0.1782 | 8.69 | 44.42 |
2 | 神經(jīng)退行性疾病的途徑 | 0.01480 | 0.2182 | 3.70 | 15.58 |
3 | 花生四烯酸代謝 | 0.01492 | 0.2182 | 11.42 | 48.03 |
4 | 催乳素信號通路 | 0.01935 | 0.2441 | 9.91 | 39.08 |
5 | 癌癥中的轉(zhuǎn)錄失調(diào) | 0.02086 | 0.2441 | 5.41 | 20.92 |
6 | 阿爾茨海默病 | 0.02611 | 0.2777 | 3.76 | 13.72 |
7 | 血清素突觸 | 0.04666 | 0.3211 | 6.06 | 18.56 |
圖 3.KEGG_2021 Human 的散點(diǎn)圖可視化。
表 3.Hedgehog 通路是本次基因解碼中檢測到的唯一重要通路,但細(xì)胞衰老和軸突導(dǎo)向相關(guān)基因可能與重度抑郁癥有關(guān),盡管缺乏重要性。
指數(shù) | 名字 | p值 | 調(diào)整后的p值 | 比值比 | 綜合得分 |
---|---|---|---|---|---|
1 | Hedgehog信號通路 | 0.01151 | 0.5293 | 13.15 | 58.72 |
2 | 青少年成年型糖尿病 | 0.07277 | 0.5293 | 13.98 | 36.63 |
3 | 細(xì)胞衰老 | 0.07528 | 0.5293 | 4.59 | 11.87 |
4 | 軸突引導(dǎo) | 0.09785 | 0.5293 | 3.92 | 9.11 |
下一個具有較高倍數(shù)調(diào)控值的miRNA是hsa-let-7d-5p。對于它,佳學(xué)基因解碼未鑒定出與MDD相關(guān)的顯著潛在通路。
本次基因解碼鑒定出58個靶基因與hsa-miR-93-3p相關(guān)。在所有這些靶基因中,HHAT和SMURF 2與Hedgehog信號通路相關(guān),這似乎是本次基因解碼中檢測到的唯一顯著通路(p =0.01151),對應(yīng)于Cluster 6(圖4)。盡管以下通路不顯著(p值>0.05),但細(xì)胞衰老和軸突導(dǎo)向是與重度抑郁癥相關(guān)的重要通路。
圖 4.KEGG 2021 Human—Continuation 的散點(diǎn)圖可視化。
在佳學(xué)基因解碼的研究中,hsa-miR-574-3p 的調(diào)控值達(dá)到了四倍。從該 miR 中,佳學(xué)基因解碼檢測到了 25 個相關(guān)靶基因,這些靶基因顯著參與了 50 條通路。在這 50 條通路中,只有甲狀腺激素信號通路(基于 RXR α 和 EP300 靶基因)與重度抑郁癥存在重疊。值得一提的是,該通路也被發(fā)現(xiàn)對 hsa-miR-874-3p(HDAC、APT2A2 和 ESR1 靶基因,p = 0.009)具有顯著影響。
本次分析評估的最后一個 miR 是 hsa-miR-140-5p。共篩選出 87 個相關(guān)靶基因,分別對應(yīng) 28 條主要與惡性疾病相關(guān)的重要通路。目前僅發(fā)現(xiàn)催乳素分泌通路 (STAT1, ESR2, p = 0.03) 與重度抑郁癥(MDD) 發(fā)病機(jī)制相關(guān)。
4.重度抑郁癥基因檢測位點(diǎn)的行業(yè)共識標(biāo)準(zhǔn)
本次基因解碼旨在分析重度抑郁癥患者與健康對照組的一組miRNA。本次基因解碼鑒定出11個特異性miRNA(hsa-miR-874-3p、hsa-miR-574-3p、hsa-miR-451a、hsa-miR-93-3p、hsa-let-7d-5p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-132-3p、hsa-miR-141-3p、hsa-miR-140-5p、hsa-miR-376a-3p和hsa-miR-423-3p),這些miRNA在重度抑郁癥患者血漿中表現(xiàn)出多種變異。
在查閱文獻(xiàn)后,佳學(xué)基因解碼發(fā)現(xiàn)了與佳學(xué)基因解碼的研究有顯著相關(guān)性的幾個因素,例如,hsa-miR-93-3p,這是一種 miRNA,在佳學(xué)基因解碼對被診斷為重度抑郁癥的患者的研究中表現(xiàn)出了顯著的變化。
類似地,Homorogan 等人的研究中,研究并強(qiáng)調(diào)了 hsa-miR-93-3p 作為重度抑郁癥診斷標(biāo)志物的作用。
hsa-miR-93-3p 由位于 7q221 染色體上的基因編碼。它與宿主微染色體維持復(fù)合體成分 7 ( MCM7 ) 基因共轉(zhuǎn)錄,并在細(xì)胞核中表達(dá)。它屬于 miRNA-106b-25 原癌基因簇,是 miRNA-17-92 簇的旁系同源物。該簇已被證明可控制與血管生成、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分裂等關(guān)鍵生理功能相關(guān)的多種靶基因的表達(dá)。此外,Liu X. 等人的研究強(qiáng)調(diào)了 hsa-miR-93-3p 與 miR-101 一起作為診斷重度抑郁癥的生物標(biāo)志物的作用。
hsa-miR-874-3p 在佳學(xué)基因解碼患者群體中明顯高度上調(diào),對重度抑郁癥具有重要的診斷價值。根據(jù)科學(xué)論文,已知 hsa-miR-874 位于 5q31.2 染色體上,不僅在抑郁癥中發(fā)揮重要作用,而且在惡性疾?。ǜ渭?xì)胞癌、胰腺導(dǎo)管腺癌、上皮性卵巢癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌)和非惡性疾?。ㄈ毖?a href='http://m.njxld.com/cp/fenxian/2020/24467.html' target='_blank'>心臟病、急性心肌梗死、糖尿病腎病和多囊卵巢綜合征)中也發(fā)揮重要作用。
據(jù) Zhang 等研究,miR-874 靶基因較多,通過抑制這些靶基因的表達(dá),miR-874 參與細(xì)胞增殖、凋亡、遷移、侵襲、細(xì)胞周期和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。
miRNA let-7 (let-7) 是最早被發(fā)現(xiàn)和鑒定的 miRNA 之一,具有多種生物學(xué)作用,參與信號調(diào)制、時間調(diào)節(jié)、晶狀體再生、蛋白質(zhì)泛素化、性別認(rèn)同以及細(xì)胞增殖和分化等多種生理過程?;氐缴窠?jīng)生物學(xué)和神經(jīng)精神病學(xué)領(lǐng)域,更重要的是,let- 7家族miRNA 在整個大腦中表達(dá),并與一系列神經(jīng)生理過程相關(guān),包括情緒和情感行為,以及多種精神疾病,如焦慮、抑郁、精神分裂癥和可卡因成癮。
Maffioleti 等人的研究中,通過顯示 hsa-miR-let-7d-5p 在重度抑郁癥患者血漿中存在上調(diào)樣變異,強(qiáng)調(diào)了其作為重度抑郁癥診斷生物標(biāo)志物的作用。此外,Maffioleti 等人領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究還重點(diǎn)介紹了 hsa-let-7d 家族中其他表現(xiàn)出上調(diào)樣變異的 hsa-miRNA,例如 hsa-let-7a-5p 和 hsa-let-7f-5p 。
有多項(xiàng)專門的基因解碼描述了重度抑郁癥中 hsa-let-7 家族的變異,其中一些被強(qiáng)調(diào)為上調(diào)變異(hsa-let-7e-5p),另一些被強(qiáng)調(diào)為 hsa-let-7 家族的下調(diào)變異(hsa-let-7b-5p、let- 7c - 5p )。
關(guān)于 miRNA 與重度抑郁癥致病機(jī)制(炎癥、HPA 軸、神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)可塑性、神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)和神經(jīng)可塑性)之間的關(guān)系,值得注意的是 miRNA-let7 表現(xiàn)出一組特別重要的作用;例如,Let-7d 靶向海馬中的 D3R,Let7b 和 let7c 調(diào)節(jié) PI3k-Akt-mTOR 通路,這已由文獻(xiàn)研究證明。
另一個重要方面涉及 hsa-miR-132-3p,它是本次基因解碼組中表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異的 11 個 miRNA 之一,并且與專門研究的結(jié)果相關(guān)。Ortega 的研究表明,hsa-miR-132-3p 調(diào)節(jié)海馬 BDNF 水平,導(dǎo)致灰質(zhì)體積減少和認(rèn)知能力下降。其作用與抑郁自評量表和 HAM-D 量表相關(guān)。miR-132 可能導(dǎo)致重度抑郁癥 (MDD) 和心血管疾病并發(fā),而抑制 miR-132 則會增加 BDNF 水平。
另一個重要方面是這些 miRNA 作為潛在“靶點(diǎn)”的實(shí)用性。這種方法被稱為 antagomir 概念,其中 miRNA 盡管目前作為診斷、預(yù)后或治療的生物標(biāo)志物,但也可用作拮抗劑的靶點(diǎn)。
microRNA的功能與抑郁癥的病理生理機(jī)制相關(guān),過表達(dá)的miRNA會沉默下游靶標(biāo)。反義技術(shù),特別是antagomir(膽固醇偶聯(lián)的2-O-甲基RNA反義寡核苷酸),可以選擇性地抑制病理性豐富的miRNA,并靶向各種疾病模型中的異常miRNA表達(dá),從而促進(jìn)抑郁癥的靶向治療,并進(jìn)一步闡明microRNA在抑郁癥中的作用。
此外,納米粒子代表著當(dāng)前和未來應(yīng)用的重要途徑。根據(jù)Bui Duc Tri的研究,納米粒子(例如GABA納米粒子)在治療重度抑郁癥方面具有多種作用機(jī)制。GABA納米粒子釋放的GABA被GABA-T快速消耗,同時足以增強(qiáng)腸道中GABA能通路的活性。這一初步證據(jù)支持激活腸腦軸是GABA納米粒子治療重度抑郁癥的可能機(jī)制。
何曉烈等的研究表明,負(fù)載姜黃素和地塞米諾的固體脂質(zhì)納米??梢蕴岣適RNA蛋白表達(dá)水平和成熟神經(jīng)元標(biāo)志物的蛋白表達(dá),并促進(jìn)多巴胺和去甲腎上腺素的釋放,從而在重度抑郁癥的治療中表現(xiàn)出抗抑郁作用。這些研究強(qiáng)調(diào)了miRNA在重度抑郁癥治療中的重要作用。
應(yīng)特別關(guān)注抑郁癥患者的血脂狀況,因?yàn)橐阎脱蹇偰懝檀?、高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平與自殺傾向相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)歸因于細(xì)胞膜上的膽固醇濃度,研??究表明,細(xì)胞膜上膽固醇濃度降低與5-HT受體密度降低相關(guān)。
這項(xiàng)研究存在一些值得承認(rèn)的局限性。首先,研究對象規(guī)模相對較小,僅包含10名確診為重度抑郁癥的患者和8名健康對照者。此外,本次基因解碼并未將重度抑郁癥患者劃分為具體的疾病亞型(例如,伴有精神病性因素的重度抑郁癥或伴有憂郁性因素的重度抑郁癥),從而將研究結(jié)果的分類限定在寬泛的重度抑郁癥類別中。
發(fā)現(xiàn)與疾病發(fā)展相關(guān)的有效生物標(biāo)志物有助于準(zhǔn)確診斷抑郁癥。為了探討將生物標(biāo)志物納入針對抑郁癥患者和高危人群開展的一系列臨床試驗(yàn),理想的生物標(biāo)志物應(yīng)具備以下特征:血清水平可檢測,以及在體液中具有構(gòu)象和熱穩(wěn)定性。
由于重度抑郁癥(MDD) 的發(fā)生和發(fā)展涉及多種非神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病,因此可將其視為一組高度異質(zhì)性的疾病。MDD 的異質(zhì)性病因?qū)χ委熜Ч兄苯佑绊?,這是重度抑郁癥(MDD) 治療方法中強(qiáng)調(diào)的一個方面。若干重度抑郁癥(MDD) 亞型被認(rèn)為與常規(guī)療法耐藥性有關(guān)。重度抑郁癥( MDD) 的診斷標(biāo)準(zhǔn)尚不明確,特別是難治性抑郁癥 (TRD) 和部分反應(yīng)性抑郁癥 (PRD) 。這些標(biāo)準(zhǔn)可能與其他疾病有關(guān),例如內(nèi)分泌或代謝疾病。佳學(xué)基因解碼的研究確定了兩種與患者內(nèi)分泌特征相關(guān)的重度抑郁癥(MDD) 通路。之前發(fā)表的多篇論文報道了甲狀腺信號通路參與重度抑郁癥的發(fā)病機(jī)制,但最近發(fā)表的論文中只有少數(shù)將該通路與 miR 聯(lián)系起來。本文確定了與兩種 miR 類型相關(guān)的甲狀腺信號通路的五個靶基因:HDAC 、ATP2A2、ESR1、RXR alpha和EP300。對 HDAC、ATP2A2 和 ESR1 的研究高度支持它們參與重度抑郁癥(MDD) 發(fā)病機(jī)制和治療反應(yīng)。表觀遺傳機(jī)制已將 HDAC 證實(shí)為應(yīng)激性重度抑郁癥的主要因素,但也是治療反應(yīng)的主要因素。佳學(xué)基因解碼的結(jié)果與文獻(xiàn)中關(guān)于 HDAC 的數(shù)據(jù)重疊。 ATP2A2 基因突變是 Darier 病的特異性突變,Darier 病是一種遺傳性疾病,其特征是與神經(jīng)精神癥狀相關(guān)的皮膚病變,主要表現(xiàn)為重度抑郁癥(30%) 。佳學(xué)基因解碼的患者之前均未被診斷出患有 Darier病,但在本次基因解碼中, ATP2A2 是與甲狀腺信號通路相關(guān)的靶基因之一,同時也與神經(jīng)退行性疾病通路相關(guān),這表明這兩條通路在重度抑郁癥的發(fā)病機(jī)制中存在聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭校延嘘P(guān)于這兩條通路相互關(guān)聯(lián)的間接證據(jù)被報道,但在人類中尚未發(fā)現(xiàn)[ 70、71 ] 。佳學(xué)基因解碼推測,本次基因解碼中關(guān)于這兩條途徑相互關(guān)系的發(fā)現(xiàn)是首次在人類中報道的。
ESR 家族基因已被證實(shí)與人類重度抑郁癥相關(guān),尤其值得關(guān)注的是 ESR2 與妊娠女性重度抑郁癥的關(guān)聯(lián) 。在佳學(xué)基因解碼的研究中, ESR1 和 ESR2與兩種miR 在沒有妊娠的情況下的催乳素分泌途徑相關(guān)。此前尚未有報道稱 hsa-miR- 574-3p所鑒定的甲狀腺信號通路中的 RXR alpha 與重度抑郁癥相關(guān),因此,佳學(xué)基因解碼沒有數(shù)據(jù)來比較佳學(xué)基因解碼的結(jié)果。佳學(xué)基因解碼僅報告了其在重度抑郁癥患者中的存在情況。
文獻(xiàn)中有兩篇論文將 EP300 與重度抑郁癥聯(lián)系起來,其中一篇也存在于 Rubinstein-Taybi 綜合征中,而佳學(xué)基因解碼的患者中并不存在這種癥狀。
此前, Hedgehog 信號通路在重度抑郁癥中的研究較少,該通路被認(rèn)為與導(dǎo)致未來抑郁癥的神經(jīng)發(fā)生缺陷有關(guān),或被用作MDD 的預(yù)測性生物標(biāo)志物 。在精神分裂癥患者的文獻(xiàn)中,僅有一篇論文將 HHAC 基因與重度抑郁癥(MDD) 聯(lián)系起來,這表明重度抑郁癥(MDD) 可能是精神分裂癥的一種非典型形式,而SMURF2 此前尚未被報道為重度抑郁癥(MDD) 相關(guān)基因。
綜上所述,這組 miRNA,即重度抑郁癥的“miRNome”,涵蓋了多種在重度抑郁癥患者血漿中表現(xiàn)出定量變異的 miRNA。miRNome 之所以得名,是因?yàn)槿祟惢蚪M(miRbase v22 數(shù)據(jù)庫)注釋了大約兩千個獨(dú)特的 miRNA,其中大多數(shù)在大腦中表達(dá),其中一些具有大腦特異性功能。這些發(fā)現(xiàn)支持了以下理論:壓力和創(chuàng)傷可能會破壞 miRNA 的調(diào)控功能,而這些功能對于維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。
本次基因解碼重點(diǎn)關(guān)注了一組 miRNA(hsa-miR-874-3p、hsa-miR-574-3p、hsa-miR-451a、hsa-miR-93-3p、hsa-let-7d-5p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-132-3p、hsa-miR-141-3p、hsa-miR-140-5p、hsa-miR-376a-3p、hsa-miR-423-3p),這些 miRNA 在研究組中表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異,其他研究也證實(shí)了這一結(jié)果。然而,仍需進(jìn)一步研究以全面定制和評估這些生物標(biāo)志物,并逐步將其整合到抑郁癥患者血清學(xué)評估的檢測元素組中。
本次基因解碼從理論到實(shí)踐,其關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)包括將分子醫(yī)學(xué)血液檢測納入重度抑郁癥患者的治療的必要性。這包括為實(shí)驗(yàn)室提供RT-PCR設(shè)備、培訓(xùn)醫(yī)護(hù)人員、引入miRNA診斷和監(jiān)測方案、將特定miRNA與抑郁癥亞型聯(lián)系起來,以及使用拮抗劑(antagomir)療法進(jìn)行靶向治療。此外,研究還推薦了注重個性化醫(yī)療實(shí)踐的新型健康項(xiàng)目。
5.基因解碼基因檢測對重度抑郁癥的診斷和治療的幫助作用
本次基因解碼成功鑒定出一“束”miRNA,主要以 hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p 和 hsa-miR-93-3p 為代表,這些 miRNA 在研究組中重度抑郁癥 (MDD) 患者中顯著上調(diào)。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了 hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p 和 hsa-miR-93-3p 作為重度抑郁癥(MDD) 真正血漿生物標(biāo)志物的潛力,表明它們在該疾病的病理生理學(xué)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
佳學(xué)基因解碼的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了將這些miRNA納入臨床實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)化方案的必要性,并強(qiáng)調(diào)了它們在MDD患者診斷和治療隨訪中的潛在效用。這種標(biāo)準(zhǔn)化可以為更精準(zhǔn)、更個性化的MDD管理方法鋪平道路,最終改善患者的治療效果。
然而,這些生物標(biāo)志物的前景也需要進(jìn)一步研究。未來的研究應(yīng)側(cè)重于驗(yàn)證這些 miRNA 在不同人群和臨床環(huán)境中的臨床適用性。此外,還需要進(jìn)行詳細(xì)的評估,以探索這些生物標(biāo)志物在個性化治療策略中的潛力,確保能夠根據(jù)個體患者獨(dú)特的生物學(xué)特征定制治療干預(yù)措施。
綜上所述,hsa-miR-874-3p、hsa-let-7d-5p 和 hsa-miR-93-3p 代表了重度抑郁癥的有前景的生物標(biāo)志物。通過標(biāo)準(zhǔn)化的診斷和治療方案,將它們整合到臨床實(shí)踐中,對于提高重度抑郁癥管理的精準(zhǔn)度和有效性具有重要意義。進(jìn)一步的研究對于充分發(fā)揮它們的潛力并確定其在個性化醫(yī)療中的作用至關(guān)重要。
(責(zé)任編輯:佳學(xué)基因)