系统性红斑狼疮tsRNA标志物的筛选及临床评价研究

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系统性红斑狼疮(System lupus erythematosus,SLE)是一种损伤全身器官的自身免疫病,狼疮性肾炎(Lupus nephritis,LN)是SLE最常见的并发症。LN的确诊对SLE患者治疗方式的选择具有重要意义,然而现有自身抗体类标志物的低敏感性和延时性,无法做到对SLE患者进行早期诊断。转运RNA衍生小RNA(t RNA derived small RNA,ts RNA)在血清和外泌体等生物样本中稳定存在并差异表达,ts RNA的表达具有疾病和组织特异性,具有疾病标志物的应用潜力。筛选并鉴定可用于SLE及其并发症诊断的ts RNA标志物,可以为SLE的临床辅助诊断提供新型的液体活检标志物,为ts RNA的功能研究提供科学依据。以1997年美国风湿病学会更新的SLE分类标准为依据,收集SLE无肾炎患者、LN患者和健康体检者(Healthy control,HC)的血清标本。分别对SLE血清和外泌体进行ts RNA的高通量测序,使用生物信息学工具分析血清和外泌体中ts RNA的表达谱。在测试队列(Training set)中,使用逆转录定量PCR(Reverse transcription quantitative PCR,RT-q PCR)检测SLE血清和外泌体中前10高表达ts RNA的表达水平,选取差异表达最显著的目标ts RNA。在验证队列(Verification set)中,使用RT-q PCR检测目标ts RNA的表达水平。采用受试者工作曲线(Receiver operating curve,ROC)和斯皮尔曼相关(Spearman)分析目标ts RNA的诊断效能和其与SLE临床指标的相关性。最后,使用生物信息学工具预测目标ts RNA的结构、生物学功能和参与的信号通路。研究的主要结果如下:1、ts RNA在HC组和SLE无肾炎组血清中的长度和类型分布相似,ts RNA在SLE无肾炎组中的丰度更高。相比于HC组,首次鉴定到SLE无肾炎组血清中特异高表达的t RF-His-GTG-1(****P<0.0001),其对SLE中LN诊断的ROC曲线下面积(AUC)为0.8077。相关性分析表明,t RF-His-GTG-1与SLE临床指标补体C3、C4和C1q等显著相关。后续的生物信息学预测发现,t RF-5c类型的t RF-His-GTG-1参与了T细胞分化和EB病毒感染等SLE疾病相关的生物学过程和通路,t RF-His-GTG-1与SLE的发生和发展密切相关。2、外泌体的双层膜结构可以保护内部的核酸免受酶的降解,外泌体来源的ts RNAs是SLE标志物研究的新方向。我们通过电镜观察、纳米粒径分析以及蛋白印迹实验,对所提外泌体的形态、粒径和蛋白进行了表征。对外泌体ts RNAs进行高通量测序发现,SLE无肾炎组和LN外泌体中的ts RNAs表达谱不同,LN组外泌体中的ts RNAs丰度更高。相比于SLE无肾炎组,我们通过筛选与验证从LN组外泌体中鉴定到特异性高表达的t RF-Thr-TGT-4-M3(**P<0.01)。同时,验证到SLE外泌体相比HC组高表达的t RF-Thr-TGT-4-M3、t RF-i Met-CAT-1、t RF-Ala-AGC-2-M4、t RF-Tyr-GTA-1-M2和t RF-Gly-CCC-1-M4,这5种ts RNAs单独诊断SLE和HC的AUC均超过0.8000,当5种ts RNAs联合诊断LN和HC时的AUC可以达到0.8966。生信分析表明,t RF-3b类型的t RF-Thr-TGT-4-M3参与到肌细胞发育和维生素D受体等信号通路。外泌体t RF-Thr-TGT-4-M3可以作为SLE筛查和LN早期诊断的液体活检标志物,失调的t RF-Thr-TGT-4-M3可能是SLE患者器官中细胞损伤和维生素D缺乏的新见解。因此,我们分析了SLE血清和外泌体中ts RNA不同的表达模式,筛选并鉴定到分别在SLE无肾炎血清和LN外泌体中特异性高表达的t RF-His-GTG-1和t RF-Thr-TGT-4-M3。两种失调的ts RNAs均能诊断SLE中的LN患者,具有良好的诊断效能和疾病相关性。SLE中失调的ts RNAs分子参与了SLE相关的生理和病理过程,可以作为SLE诊断和LN预测的新型液体活检标志物。
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