本发明属于生物医药技术领域,具体地说,涉及一种指示健康衰老关键通路的circrna小分子标志物及应用。
背景技术:
目前中国人口老龄化问题极为迫切和严峻,老龄化问题衍生出的赡养问题和高额的老年性疾病医疗保障费用,对个人和国家来说都是一项沉重无比的负担。因此,针对老年性疾病的防治和健康衰老的研究,是其中非常重要的一项工作。通过对健康衰老相关功能通路的预测和评估,进一步指示老龄人口的内在健康衰老状态,是健康衰老科学研究工作中重要的基础之一。
健康衰老的研究当下主要还是从单个基因的角度来开展,但该过程是个多因素调控的复杂生物学过程。目前除了长寿基因foxo3及apoe基因等相关机制研究外,还没有从一个或多个关键通路的角度来衡量健康衰老状态的技术手段。近年来的健康衰老研究已发现了大量能促进健康衰老的关键通路。这些通路包括:dna损伤修复(dnarepair),核糖体(ribosome),选择性剪接(alternativesplicing),蛋白酶体(proteasome),能量代谢(energymetabolism),等。以目前技术手段,评估每一个通路变化的技术手段都非常复杂,涉及到大量精确的实验手段,无法进行产业化和流程化运行。因此,有必要提供一种新的指示健康衰老的关键通路、circrna小分子标志物。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明针对上述的问题,提供了一种指示健康衰老关键通路的circrna小分子标志物及应用。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于circrna小分子标志物的健康衰老的关键通路,包括:
a)、dna损伤修复3个通路:错配修复,碱基切除修复,核苷酸切除修复;
b)、蛋白质合成与质量控制3个通路:核糖体,剪接体,蛋白酶体;
c)、能量代谢2个通路:氧化磷酸化,柠檬酸循环。
本发明还公开了一种指示上述的健康衰老的关键通路的circrna小分子标志物,包括hsa_circ_0008336,hsa_circ_0006322,hsa_circ_0122600,hsa_circ_0001541,hsa_circ_0001635,hsa_circ_0003553,hsa_circ_0052963,hsa_circ_0008234,hsa_circ_0000396,hsa_circ_0003496,hsa_circ_0078150,hsa_circ_0000259,hsa_circ_0000277,hsa_circ_0004372,hsa_circ_0000497,hsa_circ_0005899,hsa_circ_0001313,hsa_circ_0001811,hsa_circ_0003472,hsa_circ_0007552,hsa_circ_0001317,hsa_circ_0000362,hsa_circ_0000754,hsa_circ_0003179,hsa_circ_0001346,hsa_circ_0001684,hsa_circ_0003784,hsa_circ_0003296,hsa_circ_0001485,hsa_circ_0130677,hsa_circ_0004368,hsa_circ_0004826,hsa_circ_0004587,hsa_circ_0001661,hsa_circ_0033144,hsa_circ_0001392,hsa_circ_0069399,hsa_circ_0072547,hsa_circ_0000231,hsa_circ_0008362。
可选地,其核苷酸序列如seqidno.1-40所示。
本发明还公开了一种上述的circrna小分子标志物在制备健康衰老早期诊断产品中的应用,所述诊断产品包含检测所述一种或多种标志物的试剂,所述试剂通过检测受试者体内所述一种或多种标志物的表达值来判断受试者是否具有健康衰老的可能。
可选地,具体是检测受试者血液中的一种或多种标志物的表达值。
可选地,所述诊断产品是试剂盒、芯片或检测平台。
本发明还公开了一种健康衰老诊断试剂盒,该试剂盒用于检测健康衰老老人中的hsa_circ_0008336,hsa_circ_0006322,hsa_circ_0122600,hsa_circ_0001541,hsa_circ_0001635,hsa_circ_0003553,hsa_circ_0052963,hsa_circ_0008234,hsa_circ_0000396,hsa_circ_0003496,hsa_circ_0078150,hsa_circ_0000259,hsa_circ_0000277,hsa_circ_0004372,hsa_circ_0000497,hsa_circ_0005899,hsa_circ_0001313,hsa_circ_0001811,hsa_circ_0003472,hsa_circ_0007552,hsa_circ_0001317,hsa_circ_0000362,hsa_circ_0000754,hsa_circ_0003179,hsa_circ_0001346,hsa_circ_0001684,hsa_circ_0003784,hsa_circ_0003296,hsa_circ_0001485,hsa_circ_0130677,hsa_circ_0004368,hsa_circ_0004826,hsa_circ_0004587,hsa_circ_0001661,hsa_circ_0033144,hsa_circ_0001392,hsa_circ_0069399,hsa_circ_0072547,hsa_circ_0000231,hsa_circ_0008362。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
本发明通过比较分析百岁老人circrna分子特征,发掘能指示健康衰老关键通路的变化的circrna小分子,可直接应用于指示普通老龄人当前状态下健康衰老相关通路变化的变化,从机制上评价健康衰老状态。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
具体实施方式
本发明通过以下实施例作进一步说明,实施例不应解释为进一步限制。参选以下本发明的实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
作为健康衰老的天然模型的百岁老人,其寿命不但远长于普通人群,还能延缓甚至规避衰老相关重大疾病的困扰,因此是通过对我国百岁老人的不同特征的研究,可以发现真正指示促进健康衰老的关键通路的标志物。本发明正是基于这一点,通过比较分析百岁老人circrna分子特征,发掘能指示健康衰老关键通路的变化的circrna小分子,本发明可直接应用于指示普通老龄人当前状态下健康衰老相关通路变化的变化,从机制上评价健康衰老状态,其社会影响及潜在经济价值巨大。
其中,世界卫生组织将健康衰老定义为:在老年阶段,能够维持一系列功能能力(包括可自我满足自身需求;可以学习并作出决定;可以活动、建立和维持人际关系,能够对社会有所贡献)而使自身得到有价值的生活的过程(https://www.who.int/ageing/healthy-ageing/en/)。
要达到健康衰老,最基本的是在衰老过程中,能够规避老年性疾病(老年疾病[m].科学出版社,2011年1月1日)以及重大疾病(2007年4月3日起开始实施的《重大疾病保险的疾病定义使用规范》中所定义的),以很少患病、住院率极低的状态度过老年阶段。
实施例1基于circrna小分子标志物的健康衰老的关键通路以及指示所述的健康衰老的关键通路的circrna小分子标志物
通过对我国海南长寿老人外周血细胞totalrna进行全转录组测序,使用circexplorer软件对数据进行circrna的鉴定,进一步对circrna与基因进行共表达分析,经过筛选(cor≥0.6&adjustedp<0.01)发现有40个circrna小分子标志物与一些基因存在高相关性,接下来,对这些基因进行kegg通路富集分析,找到8个基于circrna小分子标志物的与健康衰老相关关键通路。
其中,40个circrna小分子标志物及其核苷酸序列见表1。
表140个指示健康衰老关键通路的circrna的名称、位置以及序列
上述8个健康衰老相关关键通路包括3大类8个功能通路(表1):
a)、dna损伤修复3个通路:错配修复(mismatchrepair),碱基切除修复(baseexcisionrepair),核苷酸切除修复(nucleotideexcisionrepair)。
b)、蛋白质合成与质量控制3个通路:核糖体(ribosome),剪接体(spliceosome),蛋白酶体(proteasome)。
c)、能量代谢2个通路:氧化磷酸化(oxidativephosphorylation),柠檬酸循环(citratecycle)。
上述8个健康衰老相关关键通路在健康衰老人群中的方向如表2所示。
表2本发明涉及的8个与健康衰老相关的关键信号通路及变化方向
通过对我国海南万宁县(21个健康长寿老人,29个普通人)和海南陵水县(50个健康长寿老人,86个普通人)等地共71个百岁老人(年龄范围在93岁-111岁,平均年龄:98.3岁)及115个对照组(年龄范围在23岁-86岁,平均年龄为54.4岁)的全转录组数据分析,每个circrna小分子指示的健康衰老的关键通路及对应方向及显著性见表3,其中同一个circrna小分子标志物可以指示多个健康衰老的关键通路。
表3各标志物对不同健康衰老关键通路的影响、方向及显著性(矫正后p值)
实施例2以hsa_circ_0003296为单标志物对健康衰老关键通路进行评价:
具体实施方法如下:
1、获取受试者新鲜抗凝血样品,并进行前处理:依据规范、合理的操作流程采集受试者血液样品后,提取白细胞totalrna。
2、对获得的rna样品去除rrna,按照illuminarna-seq文库制备手册进行样品制备,制备完成并通过质量检测合格后,在illuminahiseq-2500平台上机测序。对测序数据进行低质量过滤后,与hg19版本的参考基因组进行比对,将比对结果按照circexplorer软件使用流程进行circrna的鉴定,之后对circrna的表达进行定量(以rpm方式进行标准化,即每百万条reads中比对到的circrna反向剪切点reads数),最终获得所有circrna的表达量数据。
3、健康衰老关键通路评价:
将上述测得的受试者血液中hsa_circ_0003296表达值和一般人群数据(115例对照组)作比较。以某样本为例,其hsa_circ_0003296表达值rpm为0.193,该值超过一般人群的阈值(rpm=0.084),通过查询表3数据可知该受试者具有较高的健康衰老的关键通路蛋白酶体(proteasome)上调,氧化磷酸化过程(oxidativephosphorylation)上调,柠檬酸循环过程上调,而通过表2查询可以知道,蛋白酶体(proteasome)上调,氧化磷酸化过程(oxidativephosphorylation)上调,柠檬酸循环(citratecycle)通路上调是健康衰老的信号,基于此可以评价该受试者在蛋白酶体(proteasome)功能、氧化磷酸化过程和柠檬酸循环(citratecycle)通路这三个健康衰老的关键信号通路上具有较好的特征,应维持当前状态。
实施例3hsa_circ_0122600为单标志物进行健康衰老关键通路进行诊断:
受试者hsa_circ_0122600表达量的确定同实施例2中的1-2步。将上述测得的受试者血液中的hsa_circ_0122600表达量和一般人群数据(115例对照组)作比较。以某样本为例,其hsa_circ_0122600表达值rpm为0.21,该值高于一般人群的阈值(rpm=0.125),通过查询表3得到该受试者的核糖体(ribosome)信号上调。而通过表2查询可知核糖体通路的变化方向与对应健康衰老的变化方向相反,即健康衰老内在的核糖体通路会整体降低。因此可以判断该受试者在核糖体功能通路上具有较差的特征,应该提前预警,需针对核糖体通路进行针对性的干预。
实施例4以表3的多种circrna联合进行健康衰老关键通路的诊断:
受试者的多种circrna浓度的确定同实施例2中的1-2步。将上述测得的受试者血液中的多种circrna浓度和一般人群数据作比较。通过查询表3的数据,综合评价该受试者健康衰老关键通路的情况,并通过表2,为后续有针对性的改进某个或某些关键信号通路提供数据支撑。以某样本为例,其hsa_circ_0003296的表达量为0.283(大于阈值0.084),hsa_circ_0122600表达值为0.119(小于阈值0.125)。进而查询表3数据可知,hsa_circ_0003296表达值大于阈值,提示该受试者具有较高的健康衰老的关键通路蛋白酶体(proteasome)上调,氧化磷酸化过程(oxidativephosphorylation)上调,柠檬酸循环过程(citratecycle)上调;hsa_circ_0122600表达值小于阈值,提示核糖体信号下调。再通过查询表2可知,上述通路变化皆与健康衰老方向一致。以上两种circrna联合数据说明该受试者在如上所述的4种健康衰老关键性功能通路上具有较好的特征,应维持当前状态。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围,则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
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<110>中国科学院
<120>指示健康衰老关键通路的circrna小分子标志物及应用
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