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第一节
乙型肝炎医学研究方法和技术概述

陈智

尽管乙型肝炎重症化是乙型肝炎病情进展的一种特殊临床类型,但是大部分乙型肝炎医学研究方法和技术仍适用于乙型肝炎重症化的研究。总的来说,HBV的病毒生物学特性对乙型肝炎重症化的影响、HBV与宿主免疫系统的相互作用、乙型肝炎重症化患者的遗传学和表观遗传学特点以及肠道微生态特性是目前乙型肝炎重症化研究的主要方向。本节主要从这四个方面介绍相关的医学研究方法和技术。

一、乙型肝炎重症化的研究方法和技术

(一)乙型肝炎重症化病毒学研究的主要技术

HBV的病毒生物学特性影响病毒的免疫原性、复制能力、感染力及致病能力,与乙型肝炎的临床转归密切相关。既往研究主要聚焦于HBV基因型、HBV DNA载量、HBV变异及准种对乙型肝炎重症化进展的影响。主要应用的研究技术如下。

1.DNA序列分析

目前DNA序列分析(DNA sequencing)的主要方法有化学裂解法、DNA链双脱氧末端终止法及高通量测序(如大规模平行信号测序(massively parallel signature sequencing,MPSS)、454焦磷酸测序、Illumina Solexa测序等)。通过对HBV DNA序列进行检测及分析,可以确定HBV的基因型、位点变异及准种,为阐明病毒生物学因素在乙型肝炎重症化中的作用提供有力的证据。

前基因组RNA(pregenomic RNA,pgRNA)是HBV蛋白质合成和DNA复制的模板,外周血HBV RNA水平能反映共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA,cccDNA)水平。pgRNA正逐渐成为慢性乙型肝炎血清学检测的指标。应用逆转录PCR技术,能检测慢性乙型肝炎患者外周血中pgRNA水平。

cccDNA是细胞内病毒复制的中间体,是慢性乙型肝炎很难治愈的原因之一。它以游离的质粒样形式存在于受感染细胞核内,为所有病毒RNA提供模板,并成为新的病毒粒子。DNA印迹法(Southern blotting)是一种半定量的方式,目前qPCR法应用最广,能快速、高通量地定量cccDNA,但不能准确区分cccDNA 和复制中间体松弛环状DNA(relaxed circular DNA,rcDNA),检测的保真度值得探讨,且Southern blotting 和qPCR法不能反映分析样品中宿主细胞的数量。先前报道的减少rcDNA扩增的方法包括以下几种:①使用改良的Hirt方法,去除大部分rcDNA,以无蛋白质的DNA提取物作为基础。②用Plasmid-SafeTM ATP依赖性DNA酶(plasmid-safe ATP-dependent DNase,PSAD)消化rcDNA。③设计cccDNA特异性引物。在此基础上,有一种快速、改良的方法,其中包含2个热处理步骤和1个酶消化步骤。样本在作为模板扩增前,经历如下过程:a.80℃,5min,热变性rcDNA,马上置于冰上冷却;b.用核酸外切酶V,37℃,30min,消化变性的rcDNA;c.100℃,20min,热变性cccDNA。另外,有研究证明将液滴数字PCR(ddPCR)与选择性PCR结合起来,并用PSAD预处理标本,可以灵敏地检测HepG2.2.15单细胞及临床样本中的cccDNA。当HBV DNA载量大于每毫升1.01×103拷贝时,它还有望定量血清中cccDNA,利于HBV相关肝癌标志物的检测和抗病毒药物治疗的评估。

2.聚合酶链反应

聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)是用引物和DNA聚合酶对特定DNA区域进行体外扩增的一种技术。PCR的衍生技术如实时定量PCR(real time quantitative PCR)可以实现对HBV DNA载量、基因分型和位点突变的同步检测。最常用的是TaqMan探针法,其具有准确、灵敏、可重复等特点,可检测10~108 DNA拷贝。另外,还有一种实时定量PCR结合了TaqMan探针和小沟结合物(minor groove binder,MGB)探针,设计的引物和探针来自所有HBV基因型的序列对比,测定的动态范围为50~108  IU/mL。

虽然目前抗病毒药物能有效抑制HBV DNA复制,但并未完全清除HBV,这些低复制的HBV对肝脏造成不可逆影响,如肝硬化、肝癌进展,因此应对HBV进行低拷贝检测,可采用实时荧光定量PCR法,还可对不同基因型HBV全基因组进行巢式聚合酶链反应。

数字PCR(digital PCR,dPCR)是基于单分子PCR的方法来进行绝对计数的核酸定量方法。高灵敏度的技术能区分不同样本间HBV DNA拷贝数差异,尤其适用于DNA含量较低的样本,如从组织中抽提的核酸。液滴数字PCR将核酸测量的分析灵敏度和特异性提高到了单分子水平,适用于HBV DNA定量。

等温扩增法(isothermal amplification method)是目前使用较广泛的HBV DNA定量方法之一。常规PCR方法需要一台热循环仪来分离DNA链并扩增片段。等温扩增法在恒定温度下施行,不需要热循环仪,并且反应时间短。等温扩增技术有很多种,包括环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、转录介导的扩增(transcription-mediated amplification,TMA)、基于核酸序列的扩增(nucleic acid sequence-based amplification,NASBA)、滚环扩增(rolling circle amplification,RCA)等。

3.酶联免疫吸附试验

酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)是用酶标记的抗体进行抗原-抗体反应的试验。基本原理是将已知的抗原或抗体吸附在固相载体表面,使抗原-抗体反应在固相载体表面进行,通过洗涤将固相载体上的抗原-抗体复合物与液相中的游离成分分开。ELISA的主要方法包括双抗体夹心法、间接法、生物素-亲和素系统(biotin-avidin system,BAS)-ELISA、酶联免疫斑点试验等。ELISA可用于检测慢性乙型肝炎或乙型重型肝炎患者的HBV血清学标志物。

4.基因芯片

基因芯片(gene chip)是用微量点样技术或原位合成技术,将大量的DNA探针固定于固相支持物表面,从而产生二维的DNA探针微阵列,然后与标记的样品进行杂交,通过荧光扫描仪扫描和计算机分析来检测杂交信号,以实现对生物样品快速、平行和高效筛选与分析的DNA序列分析技术。基因芯片技术可用于快速及高效检测HBV的变异及基因型。

5.紫外分光光度法

紫外分光光度法(ultraviolet spectrophotometry)是根据被测量物质分子对紫外波段范围单色光的吸收或反射光谱特性来进行物质的定量、定性或结构分析的一种方法。当紫外光束照射含DNA或RNA的样品时,样品吸收紫外光的能力取决于DNA或RNA的浓度。用被一系列标准浓度DNA吸收的紫外光数量来校准,检测未知浓度样品吸收紫外光的比例,在标准曲线上推算出DNA或者RNA的浓度。

6.生物传感器法

生物传感器(biosensor)法是将生物反应与物理化学检测器结合起来进行检测的方法。电化学生物传感器(electrochemical biosensor)通过将DNA与氧化还原活性复合物2,9-二甲基-1,10-苯并噻吩钴相互作用,来检测HBV序列相关的寡核苷酸。

7.免疫与寡核苷酸微阵列

免疫与寡核苷酸微阵列(CombOLISA)通过在96孔标准培养板上点样病毒基因组特异性核酸探针、血清中病毒蛋白及非特异性蛋白,同时检测HBV核酸和血清中的抗体,使DNA杂交和免疫反应可以在同一孔的缓冲液中进行。

8.细胞转染

细胞转染(transfection)是将小片段DNA插入体细胞或细胞系,从而实现细胞遗传转化的技术。根据外源DNA/RNA是否整合到宿主染色体,可分为瞬时转染和稳定转染。细胞转染技术可用于构建表达HBV相关蛋白的细胞株,如HepG 2.2.1.5、Huh7、HepG2、HepG2-NTCP、HepAD38。

9.转基因动物技术

转基因动物(transgenic animal)技术是将外源基因转移并整合至动物染色体基因组,并使其稳定表达外源基因的技术。转基因动物技术构建了HBV研究中应用广泛的动物模型,即HBV转基因小鼠。

(二)乙型肝炎重症化免疫学研究的主要技术

免疫介导的损伤在乙型肝炎重症化的过程中起着关键作用。既往研究着重于阐明HBV与宿主免疫系统的相互作用以及免疫系统的各个成分在启动和扩大肝脏炎症反应中的作用及调控机制。主要技术如下。

1.流式细胞术

流式细胞术(flow cytometry,FCM)是一种在功能水平上对单细胞或其他生物粒子进行定量分析和分选的检测手段。流式细胞仪集合了光学、流体力学、电子学和计算机技术,借助荧光激活细胞分选器,对细胞做多参数定量测定和综合分析,如细胞大小、表面分子种类等。流式细胞术在研究乙型肝炎重症化过程中免疫细胞表型及功能的改变方面有广泛的应用。例如,在流式细胞仪上应用胞内细胞因子分泌(intracellular cytokine secretion,ICS)检测技术可分析某种免疫细胞群的细胞因子分泌水平。通过标记荧光染料,在流式细胞仪上还可以进行细胞毒性杀伤能力的检测。此外,分选型的流式细胞仪还可以分类收集所需的细胞群或亚群,且分选纯度达95%以上并保持细胞活性,供进一步研究使用。另外,还可以利用流式细胞仪进行多重蛋白定量,即细胞因子微球检测(CBA)。流式细胞仪对荧光信号进行级数放大,将受检的可溶性因子附着于一些近似细胞大小的微粒上,即可对受检样品中的各种可溶性因子进行检测。它的基本原理近似于ELISA法,即利用微小、分散的颗粒捕获液体待测物,并利用流式细胞仪检测类似“三明治”的颗粒——待测物复合体所散发的荧光,从而测定待测物的数量。

2.固相酶联免疫斑点技术

固相酶联免疫斑点技术(enzyme-linked immunospot assay,ELISPOT)是通过对分泌可溶性蛋白质的细胞进行显色(斑点)及计数从而定量测量分泌该蛋白质的细胞频率的技术。ELISPOT可用于分析受HBV肽段或蛋白刺激后T淋巴细胞分泌细胞因子的频率。

3.酶联免疫吸附试验

酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)原理同ELISPOT。ELISA技术在乙型肝炎重症化的免疫学研究中主要用于检测患者血清中细胞因子水平。

4.免疫组化技术

免疫组化技术(immunohistochemistry technique)是用显色剂(荧光素、酶、金属离子、同位素)标记的抗体确定组织细胞内抗原(多肽和蛋白质),对其进行定位、定性及定量的研究技术。免疫组化技术主要包括免疫荧光方法、免疫酶标方法、免疫胶体金技术等。免疫组化技术可用于检测慢性乙型肝炎或乙型重型肝炎患者肝脏组织中免疫细胞的数量。荧光原位杂交技术(fluorescence in situhybridization,FISH)的原理是被检测的染色体或DNA与所用的核酸探针同源互补,二者经变性—退火—复性,形成靶DNA与核酸探针的杂交体。将核酸探针的某一种核苷酸标记上报告分子,如生物素、地高辛,利用该报告分子与荧光素标记的特异亲和素之间的免疫化学反应,经荧光检测体系在镜下对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。其可替代检测肝癌基因突变的拷贝数变异分析方法(copy number variant,CNV),在临床上发挥作用。另外,有研究利用三维随机光学重建显微镜(three-dimensional stochastic optical reconstruction microscopy,3D-STORM)进行HBV DNA、RNA、cccDNA的显色原位杂交分析,有助于理解宿主-病毒相互作用机制。

5.免疫印迹法

免疫印迹法(Western blotting,WB)是在凝胶电泳和固相免疫测定技术基础上利用抗原、抗体特异性结合的原理检测复杂样品中某种蛋白质的方法。免疫印迹法有SDS-PAGE的高分辨力和固相免疫测定的高特异性和敏感性,可以对蛋白质进行定性和半定量分析。免疫印迹法可用于检测乙型肝炎重症化过程中免疫细胞信号通路蛋白质的变化。

6.四聚体/五聚体技术

四聚体/五聚体技术是通过生物素-亲和素级联反应构建MHCⅠ类分子四聚体/五聚体的技术。四聚体/五聚体技术可用于检测HBV特异性的CD8 + T淋巴细胞。

7.免疫电镜技术

免疫电镜(immunoelectron microscopy)技术是用电子显微镜观察和定位抗原-抗体反应的技术。免疫电镜技术可用于检测HBV颗粒。

8.免疫共沉淀

免疫共沉淀(co-immunoprecipitation)是通过抗体-抗原反应研究蛋白质相互作用的技术。免疫共沉淀技术可用于研究HBV蛋白质与细胞内蛋白质的相互作用。

9.BIA

生物分子相互作用分析(biomolecular interaction analysis,BIA)技术是基于一种称为表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)的物理光学现象发展起来的新型生物传感技术,最早应用于单克隆抗原-抗体相互作用的动力学研究,目前被广泛应用于蛋白质之间、DNA之间、DNA与蛋白质之间结合的分析,还可检测生物分子的浓度。BIA技术可用于检测乙型肝炎病毒相关蛋白质与其他蛋白质之间的相互作用。

10.聚合酶链反应(PCR)

PCR原理同免疫共沉淀。PCR的衍生技术如逆转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)及实时定量PCR(real time quantitative PCR)可用于检测乙型肝炎重症化过程中细胞因子、免疫细胞表面受体等的表达。

(三)乙型肝炎重症化遗传学及表观遗传学研究的主要技术

宿主遗传因素是决定HBV感染临床结局的重要因素之一。既往研究主要探讨乙型肝炎重症化患者的遗传学及表观遗传学独特背景,以及HBV在宿主体细胞内复制及持续感染的机制。主要方法如下。

1.荧光定量聚合酶链反应(fluorescence quantitative polymerase chain reaction,FQ-PCR)

应用特异TaqMan探针的FQ-PCR可以对乙型肝炎重症化患者特定基因位点的单核苷酸多态性进行分型。

直接测序(direct sequencing)可以将HBV聚合酶基因片段进行PCR扩增后再进行测序,是常用的检测HBV耐药突变的方法。目前仍被视为金标准,提供有关聚合酶突变的准确信息。它通常用于开发新方法,因为它可以识别所有突变,包括潜在的代偿性突变。此外,该技术能够检测引起HBV对特定抗病毒药物产生抗性的未知突变。然而,直接测序存在耗时、不适合高通量筛选、不能正确鉴定异源病毒中低水平存在的HBV突变体等缺点。

2.甲基化特异性聚合酶链反应

甲基化特异性聚合酶链反应(methylation specific polymerase chain reaction,MS-PCR)是一种快速、敏感的甲基化检测方法。基本方法是用亚硫酸盐修饰提取的目的DNA,将未甲基化的胞嘧啶转变为尿嘧啶,然后行引物特异性PCR。通过检测MS-PCR扩增产物,分析检测的位点是否存在甲基化。该技术用于分析乙型肝炎重症化患者特定宿主基因的甲基化程度。

3.荧光原位杂交技术

荧光原位杂交技术(fluorescence in situhybridization,FISH)是应用特定荧光标记的DNA探针,与组织切片染色体中的靶DNA进行杂交,从而确定其位置及分布的检测技术。FISH可用于检测HBV在宿主体细胞染色体上的整合并确定整合的位置。

4.染色质免疫沉淀分析

染色质免疫沉淀分析(chromatin immunoprecipitation,ChIP)是研究DNA与蛋白质相互作用的分析技术。染色质免疫沉淀分析技术通过固定、剪切及沉淀等方法,特异性地富集蛋白质-DNA复合物,通过对目的片段的纯化与检测,获得蛋白质与DNA相互作用的信息。染色质免疫沉淀分析技术可用于研究HBV相关蛋白/基因组的自身调节作用及与宿主体细胞蛋白质/基因组之间的相互作用,从而阐明HBV在肝细胞内复制及持续感染的机制。

5.线性探针

线性探针(line probe assay)如INNO-LiPA HBV DR v2/v3和INNO-LiPA HBV Multi DR是基于反向杂交的商业化试剂。线性探针可检测病毒中低至5%的点突变。线性探针技术比直接测序更灵敏,可重复性和特异性更高。INNO-LiPA测定时使用涂覆在硝酸纤维素条上的一组短的、特异性的寡核苷酸DNA片段。探针以定位于HBV聚合酶中的变异序列进行设计。在杂交之前,用生物素标记引物并进行PCR扩增。杂交后,洗涤样品以除去剩余的未杂交的DNA,然后用链霉抗生物素蛋白标记。最后,通过在条带上形成紫褐色沉淀物来观察杂交体的存在。条带必须始终包含两条控制线:共轭控制线和放大控制线。不同的检测方法,可检测出对拉米夫定、阿德福韦、替诺福韦、恩替卡韦、恩曲他滨和替比夫定耐药的突变。

6.分子指纹识别方法

分子指纹识别方法基于PCR产物的电泳分离产生特异性变异体谱。然后根据熔解温度的差异(变性/温度梯度凝胶电泳),限制酶消化位点的位置(限制性片段长度多态性),利用扩增区序列的差异进行分离。

(四)乙型肝炎重症化肠道微生态学研究的主要技术

肠道微生态环境的显著变化是乙型肝炎重症化进展的重要推动因素。既往研究主要集中在鉴定乙型肝炎重症化患者肠道菌群及其代谢产物的变化。主要方法如下。

1.光冈氏肠内菌群分析方法

光冈氏肠内菌群分析方法是对培养的肠道细菌及其代谢产物进行定性和定量分析的技术。基本方法是收集新鲜的粪便,经处理后添加至需氧及厌氧培养基进行培养,培养后进行光冈氏染色,根据细菌染色特征、菌落特征及需氧性培养特征,分析细菌的科属,并进一步分析肠内代谢产物。该方法被应用于分析乙型肝炎重症化患者肠道菌群及其代谢产物的变化。

2.高通量基因测序技术

高通量基因测序技术是可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定的技术,包括大规模平行信号测序(massively parallel signature sequencing,MPSS)、聚合酶克隆测序、454焦磷酸测序、Illumina Solexa测序、离子半导体测序(ion semiconductor sequencing)、DNA纳米球测序等。利用高通量基因测序技术,可以快速分析乙型肝炎重症化患者肠道菌群的分布。

3.FQ-PCR

应用特异TaqMan探针的FQ-PCR可以对乙型肝炎重症化患者特定菌群的含量进行分析。

4.16S rRNA序列分析

16S rRNA序列分析是通过分析细菌种属间具有高度保守性及特异性的16S rRNA序列来检测及鉴定菌种的技术。16S rRNA序列分析可用于检测乙型肝炎重症化患者的菌群分布。

5.变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)/温度梯度凝胶电泳(temperature gradient gel electrophoresis,TGGE)

DGGE/TGGE是利用双链DNA在变性剂(如尿素或甲酰胺)浓度或温度梯度增高的凝胶中解离形成的单链分子的电泳迁移率会发生变化,来分离相似大小DNA片段的电泳方法。结合PCR技术,DGGE/TGGE可用于分析患者肠道菌群变化并提供优势菌群的信息。

6.三维荧光成像

三维荧光成像可实时、非侵入性地监测肠道菌群并定量。通过应用亲脂性荧光染料和Katushka远红荧光蛋白,可建立体内双色成像系统,监测不同菌株的胃肠道转运。结合荧光分子断层扫描,不同的菌株能以三维的方式在空间和时间上得到量化。

7.Yakult 肠道菌群扫描(YIF-SCAN)

Yakult肠道菌群扫描(YIF-SCAN)是基于逆转录PCR(RT-PCR)量化肠道菌群的方法,靶向针对微生物核糖体RNA分子。YIF-SCAN的灵敏度是传统检测方法的100~1000倍,且能够反映活细胞数量。二代测序能检测肠道中占主导菌群的大致组成,但由于其检测灵敏度有限,很难检测到肠道中低水平的菌群。YIF-SCAN获取的数据等同于荧光原位杂交的结果。

二、乙型肝炎重症化研究技术的进展

1.全基因组关联分析

全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)是指在某个整体种群中全基因组范围内寻找单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)与疾病表型之间的病例-对照关联分析。GWAS不需要在研究之前构建任何假设,即不需要预先根据那些尚未充分阐明的生物学基础来假设某些特定的基因或位点与疾病的关联性。GWAS分为单阶段研究设计(one-stage design)和两阶段研究设计(two-stage design)或多阶段研究设计(multiple-stage design)。GWAS研究让我们找到了许多从前未曾发现的基因以及染色体区域,为复杂疾病的发病机制提供了更多的线索。例如,最近研究发现,HLA-DP及HLA-DQ附近的位点变异与HBV感染的慢性化有密切关系。GWAS对研究乙型肝炎重症化的宿主遗传易感性有重要意义。通过鉴定乙型肝炎重症化发生、发展、治疗及预后相关的遗传标记,对携带易感性基因的乙型肝炎患者进行风险评估,制订个体化治疗及预防策略,对降低乙型重型肝炎的发生率及病死率有重要作用。但值得注意的是,GWAS也存在一定的局限性。例如,通过统计分析遗传因素和特定性状/复杂性疾病的关系,确定与特定性状/复杂性疾病关联的功能性位点存在一定难度。通过GWAS发现的许多SNP位点并不影响蛋白质中氨基酸种类,甚至许多SNP位点不在蛋白编码开放阅读框(open reading frame,ORF)内,这给解释SNP位点与特定性状/复杂性疾病之间的关系造成了一定的困难。

2.肠道元基因组学

肠道元基因组学是指研究肠道中所有微生物基因组的技术方法。人体肠道为微生物提供了良好的栖息环境,成人肠道中的微生物达到了1012~1014个,不仅远远超过人体表皮微生物数量,而且10倍于人体自身细胞数目。既往微生物学工作者们主要通过分离培养方法来研究微生物,但是大部分环境微生物在目前可提供的培养条件下不能人工培养。元基因组学的出现改变了微生物学家研究问题的方法。元基因组学研究通过环境基因组大片段DNA的提取和纯化、文库构建、目的基因筛选和(或)大规模测序分析等基本研究策略,将某个自然环境中的总DNA克隆到可培养的宿主细胞中,从而避开了微生物分离培养的难题。在元基因组学研究中,研究者借助大规模测序分析,在基因序列分析的基础上,结合生物信息学工具,能够发现大量过去无法得到的未知微生物新基因。在乙型肝炎重症化过程中,患者常出现肠道屏障功能破坏、肠道微生态紊乱及肠道菌群失调。因此,明确乙型肝炎重症化过程中肠道菌群的组成及代谢变化,并使用相应的肠道生态制剂进行临床干预,对防止乙型肝炎重症化或降低乙型重型肝炎的病死率具有积极的意义。

3.代谢组学

代谢组学是指对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析,以检测活细胞中化学变化的技术。完整的代谢组学研究的流程包括样品的采集、预处理、数据分析,其研究平台主要包括样本分析技术平台和数据分析技术平台。其中,样本分析技术包括核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、气相色谱(gas chromatography,GC)/液相色谱(liquid chromatography,LC)-质谱(mass spectrometry,MS)联用技术等。数据分析技术包括主成分分析(principal component analysis,PCA)、偏最小二乘法(partial least square method,PLS)、偏最小二乘法-显著性分析联合法(PLS-DA)等。肝脏是人体处理代谢产物的关键器官,在维持机体代谢和内环境的平衡方面起着重要作用。乙型重型肝炎患者由于肝脏功能严重受损,往往存在全身代谢紊乱。通过对代谢产物的动态分析,可以寻找能够判断乙型肝炎重症化发展阶段及预后状况的生物标志物。

4.系统生物学

系统生物学(system biology)是指以系统论和实验、计算方法整合研究,分析生物系统组成成分、相互关系及动态变化,试图整合不同层次的信息,从整体上理解生物系统如何行使功能的研究方法。系统生物学不仅关注个别的基因和蛋白质,还将某生物系统整体的细胞信号转导调控、蛋白质表达调控、组织器官的代谢等相互作用网络整合在一起进行研究分析,利用生物信息学等技术,构建整个系统的生物学模型,从不同的视角研究整个生物系统的行为或疾病的发生、发展。在乙型肝炎重症化过程中,通过系统生物学的方法,结合基因组学及蛋白组学等研究技术,动态分析乙型肝炎不同病程点的基因表达及蛋白质表达的变化特征,对筛选乙型肝炎重症化早期预测生物标志物及治疗靶点有重要的推动作用。最近一项研究通过基因表达谱芯片分析了伴刀豆球蛋白A(concanavalin A,ConA)诱导的小鼠暴发性肝炎模型的信号通路变化,使用系统生物学的方法将单个基因置于整体的生物学图景中加以审视,研究基因间相互联系,提出了乙型重型肝炎(肝衰竭)启动、进展和剧烈炎症反应三个阶段的假说,并发现三个阶段的不同特征和分子改变,这些在乙型重型肝炎早期发生表达改变的分子有望成为早期预测乙型肝炎重症化的生物标志物。

5.单细胞测序

单细胞测序(single-cell sequencing)是指DNA研究中涉及单细胞微生物相对简单的基因组或多细胞生物不同细胞群基因组的测序,可以增加人们对更大、更复杂的人类细胞基因组的认识。如可利用单细胞基因组来鉴定那些不可培养的微生物基因组,评估正常生理和疾病状态下遗传嵌合的作用,还可确定肿瘤进展或对治疗的应答中肿瘤内部遗传异质性的作用。此外,mRNA检测可以弥补DNA检测方面的不足,同时,可以由mRNA直接推断部分基因突变或数量上的改变。

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