增生型糖尿病视网膜病变患者外周血差异基因转录组学与基因表达总库的联合分析与验证研究

目的:筛选增生型糖尿病视网膜病变（DR）患者差异表达基因（DEG ），为增生型DR(PDR）治疗提供新的生物学治疗靶点。方法:基础研究。2020年10月于天津医科大学眼科医院检查确诊的PDR患者3例（PDR组）及非糖尿病患者3例（对照组）纳入研究。另外分别选取同期PDR、非糖尿病患者各40例并据此分为PDR验证组、对照验证组。PDR验证组、对照验证组行外周血验证试验；PDR组、对照组进行RNA测序。采用转录组学（RNAseq）测序技术筛选PDR组、对照组DEG。对筛选得到的DEG进行基因注释（GO）功能富集分析、京都基因与基因组百科全书（KEGG）的信号通路富集分析和蛋白-蛋白互作网络（PPI）分析。应用基因表达总集数据库查找与PDR相关高通量数据行多队列比对分析，通过Targetscan平台对差异表达的miRNA进行靶基因预测，明确筛选所得DEG与PDR的相关性。采用逆转录聚合酶链反应、蛋白免疫印迹法对与PDR相关的DEG mRNA、蛋白表达进行验证。PDR验证组、对照验证组之间PDR相关的DEG mRNA、蛋白相对表达量比较行配对 t检验。 结果:RNAseq测序共筛选出1 337个DEG，上调基因419个，下调基因918个。具有低等电点的直接凋亡抑制蛋白结合蛋白（ DIABLO）、锌指和含BTB域10 （ ZBTB10 ）、polo样激酶3 （ PLK3 ）、调节亚单位1 （ PIK3R1）、B细胞易位基因3 （ BTG3）等基因在PDR组患者中差异表达。GO功能富集分析结果显示， DIABLO、 ZBTB10、 PLK3、 PIK3R1、 BTG3等基因参与了与PDR相关的病理过程。KEGG富集分析结果显示，细胞外基质受体作用、细胞因子调控通路、p53信号通路、半乳糖代谢等糖代谢途径可能参与了DEG涉及过程。PPI分析结果提示，DEG关联蛋白节点越大，关联的节点数量越多，其中 DIABLO、 ZBTB10、 PLK3、 PIK3R1、 BTG3等基因对该作用网络形成作用显著。Targetscan平台预测发现，DR患者房水、玻璃体、血浆中显著差异miRNA与本研究所发现的DEG具有调控关系。与对照验证组比较，PDR验证组患者外周血中 DIABLO、 ZBTB10、 PLK3、 PIK3R1 mRNA、蛋白相对表达量上调， BTG3 mRNA、蛋白相对表达量下调。 结论:PDR患者的DEG为 DIABLO、 ZBTB10、 PLK3、 PIK3R1、 BTG3，其通过调控细胞增生、纤维化及氧化应激等生物学过程参与疾病进程。