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目的:1.通过对比分析Ig A型、Ig G型多发性骨髓瘤(Multiple myeloma,MM)患者与缺铁性贫血(iron deficiency anemia,IDA)志愿者的骨髓和外周血IGH组库的特征:1)为分型骨髓瘤BCR库提供基础数据;2)利用生物信息学方法筛选MM患者潜在的骨髓瘤序列;3)分析不同类型骨髓瘤CDR3克隆,为疾病靶向药物的研发提供新的思路。2.通过转录组分析Ig A型、Ig G型骨髓瘤患者的骨髓和外周血B细胞发育分化相关基因的表达,为探索骨髓瘤相关的免疫激活机制提供研究基础。方法:1.从附属医院血液内科,根据国际骨髓瘤工作组(International Myeloma Working Group,IMWG)和2020年中国多发性骨髓瘤诊治指南提出的诊断标准,在遵循志愿者知情同意的原则下,筛选6例MM患者(Ig A型和Ig G型各3例)。2.分别采集6例MM患者和3例IDA志愿者的骨髓和外周血各5m L,分离各样本骨髓单个核细胞(Bone Marrow Mononuclear Cells,BMMCs)和外周血单个核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells,PBMCs),提取样本的总RNA。3.IGH组库建库和测序:将每个样本的总RNA逆转录为c DNA,采用5′RACE技术进行建库,使用Illumina Nova Seq测序平台测定IGH组库基因序列。4.转录组测序:从总RNA分离富集m RNA,逆转录为c DNA,通过PCR建库,使用Illumina Nova Seq 6000平台测定各样本转录组的基因表达水平。5.测序结果分析:(1)IGH组库特征分析:对比分析Ig A型、Ig G型MM患者与贫血志愿者的骨髓和外周血IGH组库的多样性、CDR3的长度分布和氨基酸(Amino acid,AA)取用、胚系基因家族的取用、体细胞高频突变(somatic hypermutation,SHM)、核苷酸插入与删除、SHM引起的AA改变以及癌性克隆等特征。(2)转录组分析:对比分析Ig A型、Ig G型MM患者与IDA志愿者的骨髓和外周血转录组差异表达基因,筛选B细胞发育分化、活化及增殖相关基因,分析两种类型骨髓瘤B相关基因表达调控的特点。结果:1.IGH组库的序列组成:Ig A型MM组的Ig A序列比例显著高于Ig G型MM组和IDA组(P<0.0001);Ig G序列比例在Ig G型MM组显著高于Ig A型MM组和IDA组(P<0.0001);两种类型MM患者IGH组库的优势亚型序列与临床分型相符。2.IGH组库的多样性:Ig A型MM组、Ig G型MM组和IDA组骨髓IGH组库的1/DS分别为1.2、1.2和2845.6,三组外周血IGH组库的1/DS分别为1.6、1.2和206.7,Ig A型、Ig G型MM骨髓和外周血IGH组库的多样性均显著低于IDA组。3.CDR3的长度分布和氨基酸取用:Ig A、Ig G两种类型MM和IDA组的骨髓与外周血IGH组库的CDR3平均长度均没有统计学差异。CDR3长度分布,Ig A型MM组以11和17个氨基酸长度为主,Ig G型MM组以15和16个氨基酸长度为主,IDA组的CDR3长度分布类似于高斯分布。组间CDR3氨基酸取用没有明显差异。4.IGHV、IGHD、IGHJ基因家族取用,核苷酸插入与删除,体细胞高频突变引起的氨基酸改变:(1)Ig A型、Ig G型MM患者的骨髓和外周血IGH组库的IGHV、IGHD、IGHJ基因家族取用存在偏向性。(2)三组的骨髓和外周血IGH组库插入与删除核苷酸的平均数目均没有统计学差异,而不同插入与删除核苷酸数目的比例存在显著差异。(3)Ig A型MM组、Ig G型MM组和IDA组的骨髓和外周血IGH序列在FR1、CDR1、FR2、CDR2和FR3区中氨基酸的平均改变数量没有统计学差异;而各组之间氨基酸改变数量的序列比例存在显著差异。5.筛选癌性克隆及其特征分析:通过生物信息学方法分析MM组克隆前100条序列,获取10条潜在癌性克隆。克隆前10条的CDR3序列分析显示“CARGLIIGHFDSW”、“CARGAASTASGSRGFIDYW”、“CARDIPYYGSGLAFDNW”氨基酸序列在多个MM患者均有表达。6.B细胞发育、分化、活化及增殖相关基因的表达调控:在骨髓,Ig A型MM组相较IDA组POU2F2、IRF4、ICAM1、CD40、CD38、BCL2、BLNK、NFKBIA、NFKBIE、MEF2C、FLT3、TICAM1、JUN基因上调,IGLL1和CXCL12基因下调;Ig G型MM组相较IDA组POU2F2、IRF4、ICAM1、NFKBIE、JUN、MEF2C、TICAM1上调,FLT3呈下调;Ig A型MM组相较Ig G型MM组,差异表达CXCL12基因呈下调,BCL2基因呈上调。外周血的调控基因与骨髓部分重叠。这些调控B细胞的基因,在两种类型MM均以诱导或促进B细胞增殖的基因上调、高表达;促进B细胞凋亡的基因下调、低表达。最终均以激活NF-κB、NFAT、AP-1信号通路促进B细胞的发育分化及增殖,抑制其凋亡。结论:1.MM骨髓的IGH组库不仅可以鉴别MM的分型,还能解读B细胞克隆增殖特征。2.Ig A型、Ig G型MM的骨髓和外周血IGH CDR3组库的多样性均显著低于IDA组,CDR3克隆分布和结构均显示三组之间存在显著差异,这些差异源自于VDJ基因重排、核苷酸插入与删除以及体细胞高频突变。3.MM组获取10条潜在癌性克隆,可以为MM个体化治疗新药的靶点探索提供参考数据。4.骨髓瘤多基因参与调控B细胞增殖及凋亡,Ig A型MM和Ig G型MM的骨髓差异表达CXCL12、BCL2基因,可能与两种类型MM IGH组库差异的形成相关。