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基因表达/RNA生物标记物分析
RNA生物标记物的发现、谱分析和分析确认
什么是基因表达分析的生物标记物？基因表达分析提供了一种识别与表型或风险相关的基因表达变化的强大方法。我们将这些变化称为转录或RNA生物标记物。基因表达生物标记物的分析包括发现和研究筛选/谱分析以及分析确认/验证这些标记物。随着研究将基因表达生物标记物与各种疾病关联起来，这一点变得越来越重要。
生物制药实验室会处理来自信息管理系统的大量数据，这就是为什么生物信息学工具和跨技术平台的数据一致性是生物标记物发现和分析验证过程的重要组成部分，以确保所有系统连接在一起、可访问且能可靠地使用。
Applied Biosystems 解决方案利用集成数据工具帮助识别准确的生物标记物标签，将相关发现转化为潜在的未来临床应用，实现跨平台的全面、高质量、可重现和可扩展的基因和转录组水平分析。
跨多种技术平台数据一致的重要性
RNA测序(RNA-Seq)、基因表达芯片和 实时荧光定量PCR 为基因表达分析和生物标记物发现、筛选/谱分析以及验证提供了全面的解决方案。不同的RNA分析平台采用不同的方法和算法测量转录本的绝对量，使绝对表达水平的比较变得复杂。然而，数据的一致性至关重要，从而可在不同平台之间比较结果，而无需重复实验，尽量减少错误并节省实验室内的正常运行时间和仪器。由于qPCR可产生相对基因表达测量结果，因此将样品与qPCR之间的基因表达差异进行比较是基准RNA-Seq和基因表达微阵列较相关的方法。
Applied Biosystems TaqMan基因表达检测长期以来一直被认为是研究基因表达的金标准，可提供大于6个对数单位表达水平的宽动态范围、高灵敏度和高特异性。下图1和2针对2份参考RNA 样品中的差异表达基因，展示了使用 TaqMan 检测产生的数据与 Ion AmpliSeq转录组人类基因表达试剂盒和Applied Biosystems Clariom D检测结果的一致性。在所有3个平台之间研究了同一组70个基因。观察到基于差异表达状态（即差异表达或非差异表达）的两种比较之间的高度一致性。
图 1.Ion AmpliSeq转录组人类基因表达试剂盒与TaqMan基因表达检测试剂盒之间的倍数变化相关性。散点图显示数据集高度相关。使用Torrent Suite软件分析Ion AmpliSeq数据，并使用 RQ app在赛默飞云端平台Connect上分析qPCR数据。
图 2.Clariom D检测试剂盒和TaqMan基因表达检测试剂盒之间的倍数变化相关性。散点图显示数据集高度相关。使用 TAC 4.0分析Clariom D检测试剂盒数据，并使用 RQ app在Connect平台上分析qPCR数据。
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eQTL作为生物标记物的重要性
表达定量性状基因座(eQTL)是与基因表达变化相关的遗传变体，这一点在将全基因组相关研究 (GWAS) 结果与各种疾病的分子机制联系起来时变得越来越重要。eQTL通过将转录本丰度变异与基因型变异相关联而确定（图 3A）。通常，这涉及从大队列的样品中收集转录组学和基因组变体数据，并将基因mRNA水平差异与个体的 SNP 基因型关联起来。
eQTL可以分为两类。顺式-eQTL是目标基因座的近端SNP(图 3B)。接近性有不同的定义，但通常而言，顺式-eQTL在基因转录起始位点的200 kb-1Mb之间。因此，这些通常被认为是属于启动子、增强子或其他转录调节序列的SNP。eQTL的其他类型，即反式-eQTL，通常在基因方面相关联，并被认为可从远距离调节基因座的表达。例如，反式-eQTL 可以是转录激活蛋白中的一个SNP，可降低但不会消除蛋白与所有结合位点的DNA结合亲和力（图 3C）。eQTL也可以具有组织特异性，影响一个组织中的基因表达的SNP可能在不同组织中没有影响。
图 3.eQTL如何影响基因的表达水平。(A)在野生型个体中，转录因子(TF)与两个基因的控制区结合，使得转录本水平正常。(B) 具有顺式-eQTL 的个体在由转录因子结合的区域内会有 SNP，可降低（但可能不会消除）基因B的转录本水平，而不会影响基因 A 的水平。(C) 在具有反式-eQTL 的个体中，转录因子的 DNA结合基序中的SNP可降低（但可能不会消除）其与所有结合位点的亲和力，导致多个基因的表达降低。
GWAS识别的SNP基因座和eQTL之间的关联表明，受eQTL影响的基因差异表达可促成该性状。一旦建立了一个假定的联系，就需要对这一联系进行验证。这可以通过对更多样品中的转录组和基因组进行研究筛选来实现；但是，这可能会变得不实用且昂贵。或者，可以使用正交技术（如 qPCR）以靶向方式确认受影响基因的SNP基因型和 mRNA 水平的相关性。这种方法有可能以高性价比的方式提供关于目标相关性的信息。
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哪些基因表达技术适合您？
分析类型 | 目的 | 经验证的解决方案 |
生物标记物发现 | ||
|---|---|---|
| 转录组：外显子水平发现 | 分析由基因组生成的完整RNA转录本集（编码、剪接变体和lncRNA） |
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| 转录组：基因水平发现（转录本） | 分析由基因组生成的完整编码 RNA 转录本集或研究充分注释的基因 | |
| 选择性剪接 | 评估RNA处理水平下的真核基因调控，其中由同一个初级转录本产生不同的mRNA分子（同源异构体/变体）。 |
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| 长链非编码RNA (lncRNA) | 研究非蛋白编码转录本（> 200 个核苷酸），这些转录本在哺乳动物转录组中含量丰富，已被证明可调节转录，并与多种发育过程和疾病相关 | |
| miRNA | 分析从特定基因转录的前体RNA上的发夹结构中产生的小非编码RNA（~22 个核苷酸），其在RNA沉默和基因表达的转录后调节中发挥作用 | |
| 融合基因和/或融合转录本 | 分析由两个之前分离的基因形成的杂交基因，该基因可能导致形成杂交蛋白或错误调节转录 | |
生物标记物谱分析 | ||
| 所有RNA类型 | 一次评估多个基因的活性，创建表达模式的全局图 | |
| miRNA | 分析从特定基因转录的前体RNA上的发夹结构中产生的小非编码RNA（~22 个核苷酸），其在RNA沉默和基因表达的转录后调节中发挥作用 | |
生物标记物分析确认/验证 | ||
| 所有RNA类型 | 通过可靠的互补技术确认生物样品的基因表达谱 | |
特色基因表达技术
- 用于全转录组分析的基因芯片仪器
- 用于靶向测序的Ion GeneStudio S5系列仪器
- 用于罕见突变分析的QuantStudio 3D数字PCR系统
- 用于单基因Sanger测序的SeqStudio基因分析仪
- 用于发现和确认的 QuantStudio 实时荧光定量 PCR 仪器
仅供科研使用，不可用于诊断目的。