عنوان پایان‌نامه
بازسازی وآنالیز شبکه برهمکنشی دو بخشی miRNA و mRNA در مراحل مختلف سرطان روده بزرگ با رویکرد سیستم بیولوژی
- رشته تحصیلی
- بیوانفورماتیک
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81842;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11467ب;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81842;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11467ب
- تاریخ دفاع
- ۰۴ مهر ۱۳۹۶
- دانشجو
- حبیب مطیع قادر
- استاد راهنما
- علی مسعودی نژاد
- چکیده
- کشف نشانگرهای زیستی یکی از مسائل چالش برانگیز در مطالعات سرطانی محسوب می شود. اخیرا از RNAهای غیر کدکننده از قبیل miRNAها به عنوان نشانگرهای زیستی در تشخیص زود هنگام سرطان استفاده شده است. miRNAها جزء RNAهای غیر کد کننده محسوب می شوند که نقش تنظیمی در بیشتر بیماری ها به خصوص سرطان را دارند. مطالعات اخیر نشان می دهد برخی از miRNAها مرتبط با سرطان کلورکتال (CRC) می باشند که از آنها می توان در تشخیص زود هنگام سرطان کلورکتال استفاده کرد. در این مطالعه از رویکرد سیستم بیولوژی برای کشف نشانگرهای مبتنی بر miRNA برای شناسایی زود هنگام سرطان کلورکتال در مراحل مختلف این بیماری استفاده شده است. در این راستا داده های بیان ژنی در سه بافت مختلف Low-grade Intraepithelial Neoplasia (LIN) ، High-grade Intraepithelial Neoplasia (HIN) و Adenocarcinoma از این بیماری برای ساخت دو شبکه هم بیانی LIN و HIN مورد استفاده قرار گرفته شده است. پس از آن هر کدام از شبکه های هم بیانی بازسازی شده ماژول بندی شده و آن دسته از ماژول ها که بین مراحل مختلف این بیماری تغییرات معناداری دارند انتخاب می شوند. سپس از برهم کنش های mRNA-miRNA که بصورت آزمایشگاهی مورد تائید قرار گرفته اند برای بازسازی سه شبکه دو بخشیmRNA-miRNA استفاده شده است. این سه شبکه دو بخشی پیشرفت بیماری بین مراحل مختلف سرطان کلورکتال را نشان می دهد. برای هرکدام از شبکه های دوبخشی بیست miRNA با درجه بالا انتخاب شده و سپس 3 زیر شبکه دو بخشی mRNA-miRNA به عنوان زیر شبکه های تنظیمی مهم در پیشرفت سرطان کلورکتال بازسازی شده اند. با تحلیل و بررسی miRNAهای هر 3 زیر شبکه، سی miRNA به عنوان نشانگرهای پیش آگهی در سرطان کلورکتال بدست آمده است. از بین این سی miRNA، دو مورد از آنها (hsa-miR-190a-3p و hsa-miR-1277-5p) جدید بوده و در تحقیقات مرتبط با سرطان روده بزرگ تا کنون گزارش نشده بودند. برای ماژولهای ژنی و همچنین ژنهای هدف miRNAهای انتخاب شده تحلیل عملکردیGene Ontology و pathway enrichment انجام گرفته شده است. همچنین شبکه ژن-دارو برای شناسایی داروهای مهم و موثر در درمان سرطان کلورکتال بازسازی شده است.
- Abstract
- Biomarker detection is one of the most important and challenging problem in cancer researches. Recently, RNA based biomarkers such as miRNAs expression level have been detected for early diagnosis in many cancer types. miRNAs are important noncoding RNAs that are widely involved in many complex diseases such as cancer. Previous studies showed that there are many important miRNAs associated with colorectal cancer (CRC) progression and many of them can be used as prognostic markers in this disease. In this article, a new systems biology approach was used to detect novel miRNA based biomarkers for CRC diagnosis in early stages. To this end, three mRNA expression data from Low-grade intraepithelial neoplasia (LIN), High-grade intraepithelial neoplasia (HIN) and Adenocarcinoma samples in CRC were used to reconstruct LIN and HIN co-expression networks. The WGCNA tool was used to cluster these networks and detected low preserved modules between CRC stages. Then, the experimentally validated mRNA-miRNA interaction data were applied to reconstruct three mRNA-miRNA bipartite networks that represent CRC progression from one stage to another. Analysis of hub miRNAs in these bipartite networks reveal 30 important miRNAs as prognostic markers in CRC stages. There are two novel CRC related miRNAs in these 30 hub miRNAs that have not been previously reported in CRC. The ontology and pathway enrichment analysis were applied to investigate biological processes and pathways related to the co-expression modules and miRNAs target genes. Finally, a drug-gene interaction network was reconstructed to detect potential candidate drugs for CRC treatment.
