CN101218355A - 利用宿主血液生物基因表达标记诊断和预后判断感染性疾病的临床表型及其它生理状态 - Google Patents

利用宿主血液生物基因表达标记诊断和预后判断感染性疾病的临床表型及其它生理状态 Download PDF

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罗伯·K·罗利
大卫·A·斯坦杰
德宗·C·撒奇
克拉克·J·蒂贝特斯
伊丽莎白·A·沃特
吉米·林·刘
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Abstract

本发明提供了一套特异的外周血白细胞的基因表达标记,它可对宿主遭受,抵抗和从感染性病原体感染中恢复的反应起指示作用。本发明另外还提供了鉴定该套特异基因表达标记的方法,监控感染性病原体感染疾病进程和治疗的方法,预测感染性病原体感染发生的方法和诊断感染性病原体感染和鉴定相关的病原体的方法。

Description

利用宿主血液生物基因表达标记诊断和预后判断感染性疾病的临床表型及其它生理状态
联邦政府级支助项目相关陈述
由于受国防威胁防范署(DTRA;部门间费用偿还号(IACRO#02-4118),MIRP号01-2817,02-2292,02-2219和02-2887),美国空军外科总部(HQ USAF SGR;MIPR号NMIPR035203650,NMIPRONMIPRO035203881,NMIPRONMIPRO35203881),美国军方药物研究收购活动(合约号#DAMD17-03-2-0089),国防先进技术研究计划署(DAPRA;MIPR号M189/02)和海军发展部(NRL工作单位6456)的资金资助,美国政府拥有本发明的知识产权。
相关申请的交叉参照
本申请要求2004年11月5日申请的美国专利U.S.60/626,500的优先权。
技术领域
本发明提供一套来源于全血和/或外周血白细胞(PBL)的特异的基因表达标记,该套标记可对宿主被感染性病原体感染,反应和恢复的反应过程起指示性作用。本发明进一步提供鉴定这套特异的基因表达标记的方法,以及监控疾病进程和治疗传染性病原体传染的方法,预测病症开始和/或传染性病原体传染显现的方法和诊断传染性病原体传染和所涉及病原体分类的方法。
本发明也提供如下方法:
(1)用于确定军区大队(如基础军事新兵群体(BMT))中有差异的基因表达标记的方法。该方法也可用于确定和/或发展通过其它技术鉴定的针对一种特异性失调的一亚套生物标记,
(2)用于设计和执行鉴定感染人群症状发生前基因表达变化过程的方法,
(3)用于统计学(如贝叶斯定理)推论与其它信息(如元数据)结合的全面的诊断和评估的方法和
(4)尽管并不是必需将基因芯片微矩阵排除在外,但这是除基因芯片微矩阵之外的另一种检测技术,它可用于使用最小体积的血样(用刀片刮出数滴血取代静脉抽血获得数毫升血液),在数小时而不是数天内检测一个小的,有差异的亚套基因的变化(如本发明中用以微矩阵为基础的方法鉴定的一亚套基因)。
此外,本发明涉及整套的商业模式,它包含:
(1)使用症状发生前基因表达标记评估感染性病原体或化学生物恐怖主义的药剂的可能发病率,
(2)所选定的人群(如执行一个24小时任务前的全体机组人员)或一般的公众的可能发病率的事前评估,以用于在感染性疾病主要症状发生前实施针对性的提前主动干预,和
(3)影响生理和血液基因表达的人类行为活动的评估,因此能发现与这些行为相关的生物标记使我们有一定的信心来鉴定一个人过去的活动。
本发明进一步涉及:
(1)用于外推本发明建立的方法(如PAX基因处理和元数据),以用于其它疾病诊断学(如血液相关的;自主免疫疾病,白血病)的方法;
(2)用于将元数据集合成一种允许它同化成疾病评估推理模型的格式的方法;
(3)用于建立全面的人类基因表达基线数据库的方法,该数据库可与受到干扰,如病原体感染,传染和其它疾病状态时的数据库进行比较。
背景技术
近年来已证明,与使用DNA微矩阵来监控各种形式的组织和培养细胞中基因表达相关的应用数量有爆发性的增长(1-5)。这种“表达谱”需要在某种类型的干扰下,宿主细胞中的相对丰富的转录信号RNA(mRNA)有可被检测到的变化。该检测通常间接的通过反转录(RT)将不稳定的mRNA转变为较稳定的并依次标记有荧光团的DNA(cDNA)(大部分是这样工作的,但Affymetrix的过程为将cDNA反转换回为RNA,并将它依次标记用于杂交),并将它与含较大量的与目的的靶cDNA结合的DNA“探针”分子进行杂交。
很典型的方法是用有颜色的萤光基团标记对照和实验cDNA组,并从萤光强度的比例推导相对的转录量。或者,当使用Affymetrix高密度微矩阵时,能用单个颜色通过缩放不同微矩阵的强度比例来检测,因为Affymetrix矩阵间的差异与大多数点的矩阵平台相比是最低的。定义受外界干扰反应调节的基因群是很不平凡、很复杂的,因为生物有可变性,微矩阵生产批次、操作因素和样品处理中出现的可变性产生的“干扰”(6)。
微矩阵探针分子的类型
值得注意的是,DNA探针自身长度可以是高度可变的。由cDNA分子(是名为“表达序列标签”,ESTs的转录分离物的RT/PCR产物)组成的探针能有各种长度(通常是几百个碱基),它们一般是被吸收(非共价地)再交叉偶联(化学地或使用紫外射线)到带正电荷的多聚赖氨酸或氨基硅烷包被的显微镜载玻片上。与之相反的是,定义为“长”(70聚体)或“短”(25聚体)的寡核苷酸组成的探针有固定的长度,并是几乎不变的通过DNA末端分子的共价键贴附。与较短的探针(20-25聚体)相比,70聚体的探针通常能获得更高的转录检测敏感度。然而,由于一般来说70聚体靶/探针杂交对少量单个碱基错配物(如2-3)不敏感,其特异性降低,而较短的探针对单个错配物敏感,因而提供更高的特异性。与之相反的是,特异转录的cDNA与从EST库制备的互补cDNA探针结合无法说明什么,因为探针的长度(几百个碱基)能导致多个较小的特异cDNA分子的结合。从微矩阵扫描仪检测到的单个萤光强度无法分离这些起作用的成分。
至少少量的研究小组建立了能区别人基因组内“序列分辨率”变化水平的微矩阵,总序列中只有小比例的被称为其实际编码功能多肽作用的“外显子”,并且这些片段分散在被称为“内含子”的非编码片段内。Shoemaker等(7)建立了含长的靶预测外显子区域的“外显子矩阵”和使用多套完全覆盖人第22染色体上目的基因组区域的类似长度的重叠寡核苷酸的“瓦矩阵”。这可鉴定这条染色体大多数RNA转录物,包括传统上不认为是基因的转录物。此外,这些微矩阵应也能定位染色体DNA自身的突变。此外,这也用于鉴定哪些外显子代表编码。
对于本发明,作者采用Affymetrix的HG-U133A和HG-H133B人类基因组表达芯片(第900444部分,详细信息参考制造商提供的产品说明)和HG-U133正2.0芯片(第900467部分),后者含HG-U133A和HG-H133B上探针及在储存片上,另外的10,000探针组。GeneChip
Figure A20058004583900111
探针矩阵含多个“小室”,每个都具有一种独特的25聚体探针的大量拷贝,按完全配对(PM)和错误配对(MM)的组成的探针对排列,其中中间(第13)位置是变化的。一般的,从样品中提取RNA反转录为cDNA再形成加入T7启动子区域的双链cDNA,再体外转录线性化扩增RNA,并掺入生物素标记的核苷酸以制备生物素标记的cRNA。标记的靶cRNA杂交到微矩阵上,通常为过夜杂交,第二天再清洗并提供链霉素结合的萤光染料检测。标记转录物与微矩阵(详细信息参考Affymetrix标题为“真核样品与矩阵处理”的产品说明)靶向杂交后,用AffymetrixGCOS软件(Affymetrix提供说明书)(8)将原始扫描图像(.DAT)缩小为每个相应的探针位置上都亮度定值的简化的文件格式(.CEL文件)。
探针对布局图的图型说明和表达分析算法见AffymetrixGCOS说明书505-523(8)页。在U133A和BGeneChip上,每个从建立于人类基因组的Unigene数据库U133来的已知和假定的基因(~39,000)(详细信息参考制造商的产品说明),由跨越基因一定长度的10个探针代表,有部分偏向3’端(Affymetrix网站的NetAffx网站提供图谱和分析)。GCOS软件执行运算法则来对总亮度定值用于推断转录物的丰度和计算两个或多个实验间表达的倍性变化。它也提供一个基因是否“存在”(可被检测到的表达)或不存在的度量。基于这些计算,单独的探针强度不能作为明确的参考,但他们能在.CEL文件中保留每个实验的部分永久的数据。
因此,在“基因表达”检测结果的解释中有很大的差异,这是由所使用的微矩阵探针的类型和数量及分析探针强度的空间模式所用的算法决定的。
转录标记
相对于多细胞动物体系中转录丰度检测的“序列分辨率”来说,“基因”和转录基因产物的组成上变化具有相同的意义。人类基因组初期草图表明人类基因组由近30,000条基因组成,这些基因大多数通过计算机方法鉴定,带有明显的限制(11)。然而,当这些基因的被一些非编码序列(内含子)分散的内部编码序列(外显子)重新组合时将产生比基因数目高出数量级的蛋白。因此,来源于转录文库的cDNA克隆的探针偏向于检测在特定的时间和条件下获得的全部基因产物序列,而不能表现出在更多的一般条件下哺乳基因表达的多形式特性,在这些条件下,不同的剪切变化会改变转录序列组成。
针对病原体的免疫反应的基因表达谱的现有技术
细胞培养模型
一些小组也已检测了体外暴露于微生物或微生物成分后的个体免疫细胞类型的基因表达谱。在怀特海德学院(12)和斯坦福大学(13)的研究小组已分别用Affymetrix和cDNA点样型微矩阵观察到当暴露于许多死亡的细菌和细菌细胞壁成分时,培养的人外周血单核细胞(PBMCs;例如循环的巨噬前体细胞,T淋巴细胞,B淋巴系统),嗜酸性细胞,嗜碱性细胞有相对固定不变的反应。这些反应的相似性是先天性免疫系统进化保守的促炎症反应的反映,并不表明能很明显的检测到病原体的特异反应。Chaussable等(14)描述了一种体外产生巨噬细胞和树突状细胞的研究,该研究提供了对不同病原体的先天性免疫反应的认识,但这不能用于实际的监控,因为这些细胞类型只能在实验过程中分离,这样会改变它们天然基因的表达。
从感染宿主中抽取外周血白细胞(PBLs)
Craig Cummings,David Relman和Patrick Brown(斯坦福大学)假设特异病原体表达独特的毒力因子混合物将引起宿主体内相应的独特的转录反应(15)。他们充分论述了一个吸引人的宿主组织源应为外周血白细胞(PBLs),因为任何进入身体的病原体将引发多种免疫反应机制,每种都以结合特异基因的调节为特征。他们也指出这个技术可使甚至不能培养的或不知特性的病原体获得早期诊断,宿主表达谱的改变可用于参考暴露于病原体开始的时间,这样的单个技术可用于诊断大量不同的疾病。
Relman等已用各种“淋巴芯片”(由包含人淋巴组织转录文库制备的cDNA克隆的近3,000-3,500“淋巴”基因为探针组成的)从75个健康供体用PAXgene Blood RNA管分析的RNA(18)中分析培养中的PBMCs(13)和PBLs(PBL组成物-所有的的白血球细胞和微组分是典型的41-77%中性细胞,20-51%淋巴细胞,1.7-9%单核细胞和少于1%的嗜碱性细胞和嗜酸性细胞)中的表达变化。近来的研究(18)证实PBLs中相对的基因表达水平与特异的血细胞类型,性别,年龄和当天的时段的变化有关系。Relman等也观察到实验性接种引起人天花的天花型病毒后在非人灵长类动物(NHPs)体内的PBMC表达变化。此外,等比较NHP的Ebola传染。然而,本发明者不知道任何与用其它病原体接种NHP的这些变化和人类的基因表达基线相关的公开报道。因为微矩阵类型(cDNA EST克隆)的不同,对造成特定基因倍性变化的特定转录序列进行归类是不可能的。本发明者也不知道已公开的描述这些数据的任何文本。
简言之,所有Relman的文章使用cDNA矩阵和PBMCs(需要现场分离离心和技术员)。如果他们使用paxgene,他们在24小时内处理它。这对监控是不实际的。而在本发明中,发明者证明甚至在对监控可遵循的条件下处理,paxgene管能引起基因表达谱的下降。Relman不知道和/或检测这一点,因此他们做任何事都在24小时内并相信RNA不会降解。对cDNA矩阵而言,Relman也需要与目的组织类似的基因表达谱的RNA参考标准来比较所有芯片的两种颜色,这对于研究表达不同基因的大群体,而不是研究它们参考RNA中包含的基因是不切实际的。而Affy芯片是单一颜色,所以不需要参考一般RNA让我们长时间的比较大量的芯片,特别是当我们陷于对照RNA的标准化的时候。
暴露于生物战药剂后不同的基因和蛋白表达
至少有一个美国专利6,316,197 B1(19)要求保护通过鉴定感染宿主特征的基因表达变化来诊断暴露于生物战(或生物恐怖主义)药剂。本申请的发明人描述了从使用差异显示PCR(DD-PCR)揭示与生物毒素(如葡萄球菌肠毒素B;SEB,和肉毒杆菌毒素)或微生物(如炭疽杆菌)温育后培养细胞的差异表达基因。简而言之,DD-PCR包括用反转录酶将宿主RNA转录为cDNAs,再依次用PCR进行扩增和用凝胶电泳分离。确定每条相应的电泳带特异序列以鉴定差异表达基因。美国专利6,316,197的发明者描述了把与暴露于相同药剂的动物的检测方法与观察到的变化相联系的检测方法(包括使用反转录PCR和DNA微矩阵杂交),并且发现了与培养物中这些观察到的相对应的基因表达变化。总之,这个工作使得使用普通使用的方法发现参与不同生物反应的基因,并且暗示一些转录标记与暴露于一些类型的毒素危害相关联。然而,用人实施相同的实验是非伦理之道,因而没有获得人类群体的临床相关数据的途径。在本工作中,也没有尝试去比较对人表达谱的干扰。Relman等也没有揭示对监控装设置可遵循的方法。
在综合生物防御系统中差异基因表达的检测
用于广谱病原体鉴定的微矩阵的概念是相当大的,并且对医学实践和国家防御是非常有吸引力的。在防御科学委员会(DSB)2000夏季座谈小组的推荐就是最好的证明,它被推荐给DATSD(ATL),美国国防部建立一个“斑马芯片”;也就是说,一种非特异技术的假设的微矩阵,它能包含基因表达标记,能成为对普通和非普通(如生物恐怖主义)感染药剂进行常规临床诊断的一种广泛使用物(DoD TriCare System)。除有普通感染药剂的探针外,斑马芯片也能含大量的非常用的(“斑马”)病原体探针。如果该装置在一个生物恐怖事件或一个自然流行病(如SARS)时期广泛使用,由于当仅仅在表现出很微小的(流感似的)症状时极早期的就可能检测到病原体,在财力和个人承受的痛苦两方面的成本核算上,这是非常经济的。
此外,对应于“扰乱”状态的表达谱的比较,需要有明确定义的“基线”表达谱,因为它们也许在时间上和个体间有变化的。
因为不可能全用病原体基因组标记鉴定感染的特异原因(如用PCR或微矩阵),这就迫切需要确定另外的来自宿主的“生物标记”来阐明疾病病因学,从而指导临床医生对传染病进行正确的管理。
迄今,对大型长期的研究和监控领域没有公开的可遵循的以前的技术方法。所有公开的方法简单,仅仅针对过去的基因表达的快速研究。因此,考虑到前面所讲的,仍然迫切需要对检测感染宿主出现的特征基因表达变化来诊断疾病状态,帮助指导处理方法和帮助制定治疗/手术决策的方法。此外,也迫切需要一个能获得快速,接近实时的野外可实施的方法,该方法可单独使用或与其它的检测和诊断方法或装置结合使用。
发明内容
本发明的目的之一是提供鉴定健康的个体基线基因表达,以及对病原体或感染特征性的基因表达模式的系统性变化的方法。更特别的是,这个目的涉及建立一种全面的人基因表达基线数据的方法,抵抗扰乱,如病原体侵入,感染和其它疾病状态可与之进行比较。
本发明的另一个目的是提供确定大队内可被鉴定的差异基因表达标记的方法。
本发明还有另一个目的是设计和执行在侵入人群中鉴定症状前基因表达变化并从中设计/制作治疗方案的过程。
以上所提到的目的内,本发明进一步提供了统计学(如贝叶斯定理)推论与其它信息(如元数据)结合到全面诊断或评估中的方法。
本发明的目的可延伸到和本发明包括此处所建立方法(如PAXgene处理和元数据),外推可用于其它疾病的诊断。
此外,本发明的一个目的是提供一种元数据集合成使其能吸收入疾病评估的推论性模型形式的方法。
本发明的一个目的是促进全面的商业模式,它包括:
(1)当暴露于传染性病原体或生化恐怖主义药剂时使用症状前基因表达标记评估个体可能的发病率。
(2)对受检个体(如24小时任务开始前的全体机组人员)和一般公众使用的可能发病率的提前评估,使在主要症状爆发前对传染性疾病有积极的干预,和
(3)评估人类影响生理和血液基因表达的行为活动(如锻炼,吃,禁食,吸烟等),这使得与这些行为相关的生物标记的发现在一定可信的水平上可用于建立个体的过去活动记录。
(4)结合临床信息数据为现在或将来的任何目的表型建立样品库。
本发明的一个确定的目的是提供鉴定(i)健康的人和/或(ii)一般已暴露于一个或多个传染性病原体的主体的基因表达谱的方法,包括
a)收集主体的生物样本(如全血);
b)从上述样本中提取RNA;
c)从上述样本中除去DNA污染;
d)将上述样不建立标准化的对照;
e)从包括于上述样本的RNA中合成cDNA;
f)从上述cDNA体外转录为cRNA并体外标记上述cRNA;
g)将上述cRNA与基因芯片杂交,再清洗,染色和扫描;并且
h)从上述基因芯片中获得基因表达谱,并且依据主体的健康或上述主体已暴露的疾病来分析代表上述样品的RNA的基因表达谱,但要控制混淆变量。
在这个目的内,也可以实施下面额外的步骤来增加本方法的全面敏感性,因而增强获得结果的可靠性:
-浓缩和纯化(c)和(d)间的上述RNA;
-减少和/或消除上述样品(d)和(e)间的球蛋白mRNA,如向上述样品中加入生物素标记的球蛋白捕获性寡核苷酸来结合球蛋白mRNA,并通过链霉素磁珠除去生成的结合球蛋白mRNA,留下球蛋白清除RNA和,或者,用上述球蛋白清除RNA与RNA结合磁珠或RNA结合柱结合以进一步纯化球蛋白清除RNA;
-减少和/或消除上述样品的球蛋白mRNA,与(e)一致的,在上述cDNA合成期间通过向上述样品中加入PNA;和/或
-在(g)和(h)间,用第二张基因芯片重复(g)步骤,该芯片与上述在(g)中的基因芯片不同,在随后的(h)步骤中,从上述第一和第二张基因芯片中获得的数据被合并。
本发明的另一个目的是鉴定基因表达标记来区别已暴露于一个或多个传染性病原体的主体处于健康,发热或恢复间的方法,包括:
a)根据前述目的的方法为一种已遭受一个或多个传染性病原体的主体获取基因表达谱;
b)根据前述目的的方法为一种从遭受上述一个或多个传染性病原体中恢复的主体获取基因表达谱;
c)根据前述目的的方法为一种没有遭受上述一个或多个传染性病原体的健康的主体获取基因表达谱;
d)配对比较该主体(a),(b)和(c)时的基因表达谱;
e)根据上述配对比较的等级预测运算法则来决定归类病人表型为健康,发热或恢复的最小套鉴定基因;和
f)根据(e)中决定的最小套基因的表达谱来指定健康,发热或恢复的分类和/或将一个大队中腺病毒发热感染与其它发热疾病的背景中区分。
本发明还有另一个目的是对一种需要的主体分类为健康,发热或恢复的方法,通过
a)收集上述主体的生物样本(如全血);
b)分类上述样本的RNA;
c)除去上述样本的DNA污染;
d)对上述样品制定标准化对照;
e)从上述样本包括的RNA中合成cDNA;
f)体外转录上述cDNA为cRNA,并标记上述cRNA;
g)将上述cRNA与基因芯片杂交,再清洗,染色和扫描;
h)从上述基因芯片中获得基因表达谱,并且分析代表上述样本RNA的基因表达谱;和
i)决定上述个体基因表达谱的最小套基因,并根据本文以上描述的方法归类病人表型为健康,发热或恢复;
j)通过比较(i)中获得的基因表达谱和根据本文上述描述方法决定的最小套基因的表达谱归类为健康,发热或恢复的基因表达谱,归类有需求的主体为健康,发热或恢复状态。
本发明获得的结果提供的基因套的范围从少量基因到不同套中的非常大量的基因,它们都能得出相同比例的正确分类结果。当群体包含更多表型时,较大套规模可提供更坚定的预测。而小套规模的优点和/或使用性可能在于能作为快速独立的诊断方法。
本发明的目的突出了本发明的某些方面。额外的目的,情况和具体实施方案在本发明的下列详细的描述中找到。
附图说明
参考下列图形及其详细说明,可以获得一个更好的关于本发明的鉴赏,和许多本随着本发明带来的长处。
图1显示的是关于两种用于处理搜集在PAX管的血液的条件的图表。条件E显示的是在室温下温浴最短2小时后,从PAX管收集的血液中分离总RNA,而条件O显示的是在室温下温浴时间延长9小时后,在-20℃下冻6天后分离RNA。
图2显示的DNA污染及其去除。(A)即使通过DNase柱处理后,从PAX管中分离的总RNA仍然存在DNA污染。检测gapdhDNA的实时PCR反应结果的凝胶电泳。泳道1:分子量标准(MW);泳道2-7:从PAX管分离并经DNase柱处理的RNA中扩增的290 bp gapdh产物,泳道8:无模板的负对照。(B)在溶液中通过DNase处理去除DNA污染,直至通过PCR方法无法检出DNA污染。实时PCR检测不同样品中gapdh基因的凝胶电泳结果。泳道1:MW分子量标准;泳道2&4:通过DNase酶在溶液中处理过的,从PAX管中分离的RNA;泳道3&5:与2&4相同处理,但是无DNase酶;泳道6:cDNA阳性对照;泳道7:同阳性对照一样通过DNase酶柱处理;泳道8:无模板的负对照。(C)通过实时PCR检测,经DNase酶处理后RNA仍然保持完整。泳道1:分子量标准;泳道2-5:图B中2-5泳道显示的RNA的cDNA;泳道6:对应于图B中泳道4的样品,但不加反转录酶的阴性对照;泳道7:不加模板的阴性对照。
图3显示的在不同条件下DNase酶处理之前和处理之后总RNA的质量相似。不同总RNA样品的荧光生物分析轨迹分析及其迁移时间比较。(A)从PAX管中的血液分离的未经DNase酶处理的总RNA。黑色轨迹是来自条件E的样品;灰色轨迹是来自条件O的样品。在~23秒出现第一个峰的是分子量标记对照。在~41秒出现的第二个峰是18s核糖体RNA。在~47秒出现的第三个峰是28s核糖体RNA。在~50秒后出现的驼峰表示DNA污染。(B)经DNase处理的总RNA。说明同(A)。(C)DNase酶处理前后的轨迹比较。在各个条件下的黑色轨迹显示的是DNase酶处理之前的样品,而在各个条件下灰色轨迹表示的是DNase酶处理之后的样品。
图4显示的双链cDNA,cDNA及其片段化的cDNA的特性谱。不同样品的荧光生物分析轨迹与迁移时间比较。浓-黑-灰轨迹是来自条件E的样品。淡-黑-灰轨迹显示的是来自条件O的样品。浓-亮-灰轨迹是无样品的负对照。(A)纯化的双链DNA。(B)纯化的cDNA。(C)片段化的cDNA。
图5显示的是HG-U133A和HG-U133B芯片的各个样品的质量控制指标的线状图。在x-轴上芯片的顺序是基于CEL文件产生的时间。UCL代表控制上限;LCL代表控制下限。上下限设置为±3标准差(SD)。
图6显示的是与相关样品相比,来自两种条件下的基因的表达水平是高度相关的。关于HG-U133A(左边)和HG-U133B(右边)芯片的聚类分析图。样品名中含有字母“E”和“O”的表示样品是按如图1中描述的过程和时间处理的。同时,样品名中含有同样字母的表示技术重复。关于所有样品的进一步描述则显示在样品名之后。每一个字母编码一个样品描述本体。对样品不同的处理条件而言,“E”表述样品按照条件E处理,而“O”表示样品按照条件O处理。对操作者而言,“0”代表一个操作者,而“1”代表另外一个操作者。对RNA样品类型而言,“T”代表总RNA;“H”代表IP RPHPLC纯化的mRNA;“p”代表polyA RNA。对供体ID而言,每一个编号代表不同的志愿者。
图7显示的是关于非发热与发热(A&B)、健康的和处于康复期的(C&D)、携带腺病毒感染的发热病人和未携带腺病毒的发热病人(E&F)的分类预测优化。A,C&E显示的是α水平单变量显著增加(A,C&E的x-轴),因而发生不同算法(彩色轨迹)的正确百分比分类(左Y轴),及类别中大量不同的基因(右Y轴,带实圈的黑色曲线);箭头显示的是导致最高正确百分比分类的最大α水平。在B,D&F中,对三类中每一个类别,在优选α水平下,分类基因进一步通过倍数变化水平进行过滤(B,D&F的x-轴),连同因而产生的对不同算法(彩色轨迹)的正确百分比分类(左Y-轴),以及类别中大量不同的基因(右Y-轴,带实圈的黑色曲线);箭头显示的是导致最高正确百分比分类的倍数变化水平。
图8显示的是在不同技术条件下,来自Jurkat,Jurkat+Globin(JG),及paxgene的RNA的cDNA图谱。图8A-来自用生物素标记的寡聚球蛋白(JGA)、PNA处理的cDNA,以及未处理的(JGP)和未处理的(JC)Jurkat RNA的cDNA的电泳图谱。图8B-从四种RNA反转录的cDNA的凝胶电泳及JGP和JGC中球状蛋白分子的大小(箭头所示,~0.8kb)。图8C-来自用生物素标记的寡聚球蛋白(BA)、寡聚PNA(BP)处理的RNA的cDNA以及未经处理(BC)的RNA的cDNA的电泳图谱。图8D-来自BA,BP和BC RNA的cDNA的电泳图谱,显示了球蛋白的大小(箭头)。
图9显示的是Venn图谱,显示了目前在球蛋白去除过的Jukart+Globin RNA样品相对于Jurkat RNA的当前调用(presentcall)的一致性以及在三种不同的技术条件下paxgene RNA间的相互关系。图9A-通常仅存在于JA,JP和JC中的对照基因组(JCAP)鉴定。图9B-在JGA和JCAP中有1394个通常仅仅存在于JGP和JCAP的相关基因。图9C-相对于未经球蛋白去除(BC)处理,经生物素标记的寡聚球蛋白处理的paxgene RNA中产生额外4159(2607+1552)个基因。  因为球蛋白去除处理,至少62.5%(2607/4159)似乎被调出检索。
图10显示的是不同技术条件下的信号变化。图10A-利用所有来自经生物素标记的寡聚球蛋白(JA,JGA)、PNA(JP和JGP)处理、以及未经球蛋白去除处理(JC,JGC)的Juarkat(J)和Jurkat+Globin(JG)RNA样品探针组(probe set)数据得出的变异系数(CV)和灰度信号密度图比较。图10B-利用所有来自经生物素标记的寡聚球蛋白(BA),PNA(BP)处理的、未经处理的(BC)paxgene RNA探针组数据得出的CV和灰度信号密度比较。所有数据都通过自由度2 Loess fitting平滑处理。
图11显示的是关于来自Jurkat RNA(J)、球蛋白处理的JurkatRNA(JG)及paxgene RNA的基因表达的多维灰度聚类分析。所有使用的探针组具有原始信号强度。图11A-三次实验内具有较大相关性导致各三次实验产生紧密聚类。来自通过各种技术条件制备的Jurkat RNA的三次实验的聚类,更加接近相关的任何JGRNA。但是,球蛋白去除后(JGA,JGP)产生的三次实验的聚类更加接近相于JGC的Jurkat RNA。图11B-通过不同技术条件制备的paxgene RNA的三次实验聚类更加紧密。三种技术差别导致三种独立聚类。
图12显示的是对来自Jurkat和JG RNA和paxgene RNA样品基因表达谱的层次聚类(hierarchal cluster)分析,经GeneChipHuman Genome U133+2.0(大约56,000)灰度信号密度分析,通过探针综合显示了基因表达谱。通过随机变量模式单因素测试,并控制假发现率在0.001的条件下,从而获得差异基因表达谱。图12A-18种代表通过三种技术条件制备的Jurkat和JG RNA的基因表达谱纵览。相对于Jurkat RNA而言,通过生物素标记的寡聚球蛋白去除球蛋白的JG RNA产生更强的信号,而JGA三次实验及Jurkat RNA信号强度处于同一水平。图12B-18个样品的差异表达谱的聚类分析。这一分析产生了8614个差异表达基因,它们根据JGA表达模式分为I,II,III和IV组。图1 2C-来自paxgene RNA的所有基因的表达谱聚类分析。通过生物素标记的球蛋白寡聚核苷酸(BA)去除paxgene RNA中球蛋白基因和PNA寡聚核苷酸(BP)后表达谱与没去除球蛋白(BC)的更类似。图12D-对9种paxgene RNA样品进行分类比较分析产生1988个差异表达基因。
图13显示的是采集自BMT群体的样品经PAX系统处理获得RNA的质量。(a)来自BMTs不同类型和处理条件的电泳图谱叠加图。指示了18s和28s核糖体RNA峰。(b)从电泳图谱中计算得出的质量指标箱线图。(c)在A点阵上gapdh 3’/5’值与退化因子(r=0.3,P=0.008,ANOVA)间的关系。(d)从血样采集到处理几天内无RNA降解现象。标记有“+”,“x”或者“ Z”的样品在最后解冻用于RNA分离前有几次额外的解冻-冻存循环。(e)平均红细胞血红蛋白含量与B点阵中呈现的探针数量关系,(r=-0.272;P=0.008,ANOVA)。直线来自于方程:呈现数量=8108-117MCH。
图14显示的是BMTs的基因表达谱。为了去除无信息转录子,从44928探针组中滤掉了样品中超过80%的缺失调用(absentcall)。为了去除未检测转录子,去除了少于20%的比探针组中间值有1.5倍或者更大变化的探针组,最后产生7682个探针组(probesets)。为了集中关注四种感染状态表型下差异表达的基因,通过ANOVA分析,去除了P>0.001的探针,最后获得4414个探针组。热图显示的是在各个血样中(柱),4414个探针组(排)检测出的表达丰富的转录子(绿色至红色强度)。探针组采用1-相关距离和平均连锁层次聚类分析方法,而血样分感染状态类型。上层蓝色、棕色、黄色及淡蓝色短棒分别表示来自健康者、腺病毒感染发热者、非腺病毒感染发热者、康复期患者的血样。底下标尺表示热图中从绿色到红色密度标准值。旁边灰色、橙色和紫色短棒分别表示不同类型血样中差异表达的转录子的集合。
图15显示的是非发热与发热表型(a),健康与恢复期表型(b),及发热但无腺病毒感染与发热被腺病毒感染表型(c)的分类预测优化。在三个图左下角显示的是三种类型的估计优化P-值cut-off水平。分类转录子进一步通过变倍水平(x-轴)过滤,及因而产生的各种算法(彩色线)分类的正确百分比(左Y-轴),及分类中探针组的数量(右Y-轴,珠状黑线);箭头显示的是产生最高分类正确百分比的变倍水平。
图16显示的是通过分类预测分析从分类器中发现的基因的同一性与表达。在每个图中,上方短棒指的是样品分类型(柱)。图a中的第二短棒进一步用蓝色、浅蓝、棕色和黄色指示了健康、恢复期、发热但无腺病毒感染和发热并被腺病毒感染的样品。每一个图的中间彩色短棒指示的是通过各种算法都分类错误(黑色)的样品。热图表示的是基因的相对表达水平(绿色到红色密度),在右侧显示了其基因符号;对无基因符号的cDNA克隆,代之显示的是探针组鉴定者。聚类分析树状图通过标准转录水平(排)的1-相关距离和平均连锁聚类获得。下方刻度显示的是热图中从绿色到红色密度的标准值。图3a,b和c中分别用箭头指示了图a,b和c中转录子的结果。
具体实施方式
除非特别说明,所有本发明使用的技术和科学词汇的含义均如同酶学、生物化学、细胞生物学、分子生物学和医学领域的技工理解的含义相同。
在基于本发明描述的合理的方法和材料前提下,所有类似于本发明描述的相似或者等价的方法和材料均可用于实践或者测试本发明。万一遇到矛盾的情况,受控于本发明的说明,包括本发明的定义。进一步讲,本发明所述的材料、方法和实施方案仅仅是用于说明而不是限制本发明,除非有特别说明。
本发明提供了一种鉴定血液基因转录子的方法,以及基因的表达谱,鉴定呼吸道感染的病原体,提供了一种在感染期间康复的检测措施。本发明建立的方法可以延伸到发现那些为某种特定疾病的发展的感染指示和预测作用的基因表达谱。这一功能以前在人群中尚未获得证实。
基因表达:下面这些描述详细的阐明了本发明的重要意义及其在基因表达分析中的用途:
1.鉴定不可培养的生物:肺炎支原体,百日咳杆菌,肺炎衣原体是常见的引起所有老人群体呼吸道疾病的病原体。当从呼吸道分泌物样品中收集这些生物时,需要特殊的运输介质,即使在优选运输条件下,培养这些普通的生物也是十二分的困难;因此,医护人员通常不能准确诊断这些病原体,也很难直接进行可缩短病人患病时间抗生素治疗,并阻止由这些病原体引起的疾病传播。百日咳杆菌是引起孩子百日咳和很高死亡率的病原体。成人感染后往往会引起长时间干咳,且在感染期和传染期不易诊断。似乎对成人而言该病原生物仅仅是呈现不能确诊的携带状态,而对孩子而言,确实是严重影响健康的原因。
2.分析不能够采样的生物,如儿童TB。幼儿易患散播性结核但并不易出现咳嗽;这意味着很难收集到可用于查找病原体的痰液。通过血液检测儿童与结核菌感染和疾病有关的免疫标记(immunologic signature)是一个重大的医学突破。在全球范围内,结核菌是引起儿童患病和死亡的重要病因,特别是在欠发达地区更为明显。感染的早期诊断能大大抑制疾病。因此,本发明对此有着特别的意义。
3.从单一血样中分析和鉴定多种生物。
4.从克隆中区分多种病原体(下面将继续讨论)。
5.鉴定尚未出现病症的个体。
6.延伸到非感染/毒性风险。
7.对所有研究确立可用于比较的正常基线。
基于以前和在此特别描述的表现,本发明为直接处置选择提供了机会。换言之,通过检测基因表达谱(健康基线和病例基线),相关人员就能诊断并给出相应的治疗,如,一个人是否被细菌感染,如果是,则给抗生素治疗;如果是病毒感染,则不用给抗生素。在这种情况下,医疗专家就可以减少抗生素的用量,降低耐药性。
进而,本发明可用于检测患者对治疗的反应-如,有患者已经解决感染问题的证据吗?有时,患者会因为呼吸道感染住院并接受治疗,他们可能感觉好点了,但是后来又发热-原因可能是:新的感染-静脉注射管可能被污染或者由于内部Foley尿管引起的尿道感染-一般情况下,此时将会做多种检测-血样、尿样及痰样,以确定是否存在新的感染点。此外在入院后,严重的慢性胰腺炎和胆囊炎的住院患者也会在无感染的情况下发热。本发明描述的基因表达检测提供了仅仅取一次样,即血样,即可区分是由感染或非感染引起的发热,鉴定是否有新的病原体在新的部位引起新的发热-例如,如果一个人被认为有肺炎,其基因表达谱与此一致,但是后来在医院发现,患者有新的发热并且基因表达谱与S.aureus(皮肤病原体)感染一致,然后这个新的基因表达谱会指引医护人员去寻找IV部位或者其它皮肤部位(例如褥疮)的新感染源。如果基因表达谱不与某种感染源一致,医护人员应该考虑是由于慢性胰腺炎或者胆囊炎引起的发热。对医护人员而言,患者在住院期间发热不是一件寻常的事情,而是一件头疼的大问题,特别是在ICU病房中的重症病人更是如此。因此,本发明涉及的技术在医疗行业应该是很有用处的技术。
本发明是在成功改造一种商业化芯片(Affymetrix HumanGenome U133芯片组)技术的基础上完成的,该技术由于受到高丰度球蛋白RNA的干扰,以前没有资料显示它能有效的用于研究全血的基因表达谱。本发明的成功至少部分得力于在样品制备上的技术强化(如PAXgeneTM)。此外,本发明通过设置对照和采用严格的筛选方法使得获得的结果不受复杂的涉及其它基因检测的环境音因素的干扰。此外,用于区分各种呼吸道发热疾病状态的基因产品,也可以用于其它不需要全基因组转录监测或者后续步骤的其它各种检测中。
因而,本发明的发明人阐明,高密度DNA微点阵技术可用于插入一个加速系,用于发现感染性疾病血液转录标记以及其它因子,这对医疗健康,职业病和军事方面都有重要意义。
当考虑到宿主基因表达谱时,对同时进行成千上万个检测并进行数据分析,储存和管理的能力是一个巨大的挑战。当数据储存和管理对信息技术专家仍然是一个很大的技术难题时,利用宿主基因表达谱的分析技术尚未达成明确的共识。信息学的主要功能是鉴定与病原体感染反应相关的表达谱,这不仅可以提供一种检测方法,也能阐明暗藏的疾病发生和发展的遗传网络。最为普遍的分析基因表达的探索工具是层次聚类分析(hierarchicalclustering)(21,22),它的基本假设是相似性趋势,在基因调控相对放大暗示的功能相似性上,通过计算测量距离(measure ofdistance)获得。
对大量数据的解读关键是对其进行信息的可视化,这可以通过源于主成份分析的聚类分析来完成。通过解读基因表达谱文件已用于获得基因功能奥秘。酵母基因表达谱主成份分析,结合统计算法已经产生了调控转录亚网络模式(23)。关于主成份分析的用途Hughes等人已经做了重要阐述(24),他们利用300个酵母突变体的基因表达谱纲要来鉴定几个与细胞功能相关的新编码蛋白的读码框。关于病原体检测,通过特殊基因表达谱体现出来的不同病原体条件也可以通过主成份分析得出(通过点阵而不是基因主成份分析),但是不同广度的基因组或者规模可能降低识别病原体接触的状态。
关于癌症功能基因组研究的努力已经在追求表达指征方面获得重要成功。基于邻域分析基因界定了表达基础标准或者典型的预测者(25):Bayesian回归模式(26),人工神经网络(27-29)。这些预测者已经成功的用于划分在某些方面与临床检测一致的新样品。事实上,基于单独的基因表达或者等级发现的分类业已阐明,暗示了基因表达谱有能力鉴定以前未被定义的新亚类(25)。
虽然富有希望,但人们应该注意到癌系基因表达分析是一维的;相反,由于病原体接触诱发的宿主基因的表达应该是暂时的和“剂量依赖的”。探索关于病原体感染的临时性和剂量依赖的综合基因表达谱一定能产生基因表达变化的连续图谱。
在对来自样本数量相对较大的不同类型疾病人群的PAX管的RNA质量的苛刻评估的基础上,本发明已经建立了部分确定以下方面的方法:能理想区分下列四种类型,(a)健康的,(b)康复期的,(c)腺病毒感染发热的,和(d)未经腺病毒感染发热的;列出四种类型差异表达的基因;以及因腺病毒感染和未经腺病毒感染的涉及呼吸道疾病的血液细胞途径。这些结果显示并阐明了在群体水平检测血液中基因表达的可能性;表明了利用宿主血液细胞中基因表达反应来区分病原体类型的潜力;阐明了涉及腺病毒感染的呼吸道疾病的功能途径;提供了可用于建立回答其它感兴趣的生物学问题统计学模式的系列数据。
本发明的完成也是本发明者可用美国空军BMT群体作为研究对象的结果。BMT群体提供了远程观察研究的便利。BMT群体的最大好处是它是种族和民族多元化的,并代表了在美国能观察到的种族和民族多元化。BMT群体集中了类似于其它群体的环境因子,包括:吸烟,体育运动,压力,上学(教育),日常起居活动;而这些人群的日常起居活动看来比其它部分的公民(研究对象)更有规律,他们很大程度的反应了典型的时间表(早餐,体育运动,6小时的教育,规律的午餐和晚餐,清洁宿舍或者晚上看电视)。这些特点对于很多研究而言都占有优势。BMT群体于一般公民群体最大的差别是他们的性别组成,在BMT群体中男性为主(90%男性,10%女性),年龄的范围一般在18-25岁。为了阐明这一点,本发明者将研究扩展到一般公民群体,包括大于18岁的男性和女性,他们因为具有上呼吸道感染症状而就诊。在相对均一的群体鉴定基因表达谱的能力可直接进入军用领域,能够用于建立可用于发现能预测更大群体的亚类标记的必要方法。
样品制备
在科学界,对血液能够提供优选范围的涉及针对由广泛的病毒和病毒感染引起的免疫反应的基因表达生物标记的问题已经做了大量的研究。不同的血细胞分离试剂盒和试剂可用于收集血细胞,分离用于基因表达分析的RNA,这包括CPT vacutainer管(Beckman Dichenson),通过收集血液和离心能分离PBMCs;Paxgene血液RNA系统,它在血液收集vacutainer管中含有RNA稳定剂;Applied Bioscience公司的Tempus血液收集管也含有稳定剂,但是该产品在市场上相对较新。
通过cDNA和长寡核苷酸(70-mer)微点阵技术,Relman(18)采用PAXgene系统成功的检测了血液中基因的表达。然而在PAXgene管中的RNA在制备全程中的稳定性没有在多中心条件下,通过监控检测。Relman(18)在24小时内完成所有PAX管的收集,这对大规模、多中心的操作而言是不现实的。此外,一般而言,利用具有高密度,能覆盖全部感兴趣基因组的探针盖(如Affymetrix GeneChip)的较短(25-mer)寡核苷酸点阵能获得更高程度的序列分辨率。但是,先前的观察发现PAXgene不能在Affymetrix GeneChip表达微矩阵上产生足够数量的“呈现百分比”调用(percent present calls)(如通过Affymetrix GCOS基因表达软件确定的可检测表达的总基因百分比)。据推测,这不理想的呈现百分比调用是由于高丰度的球蛋白RNA干扰了低丰度的转录标记的结合。至此之前,尚未见到将PAXgene血液RNA试剂盒与Affymetrix GeneChip
Figure A20058004583900321
平台结合起来使用的报道。
从逻辑的角度,利用PAXgene技术在感染性生物感染流动人群体的机遇下发现表达标记是最为合适的。这是因为PAXgene独特能力的理念,试剂能在血液解冻过程中迅速终止细胞中基因的表达并稳定RNA,减少在军队临床条件下(战争条件下),而不是在可控制接触和样品处理时间的实验室条件下,诸多复杂的储存和处理时间条件对RNA降解、基因表达带来的干扰。传统条件下,研究血液细胞多采用基于密度梯度离心的方法来收集获得单核细胞用于分析,包括细胞分拣,分型及基因表达谱。但是,RNA群体因活细胞的处理过程也许已经改变或者降解,这是因为在血液收集后的早期,转录水平会发生波动(30-32)。此外,这些方法通常不能收集粒细胞,它们通常在梯度离心过程中漏掉了,不能被收集和分析。这些方法主要集中在实验室,不能很好的移植到移动群体中。相比之下,PAX管含有合适的溶液,这些溶液能在2.5ml血液流入管中时降低RNA的降解和基因表达诱导(30-32)。但是因血液细胞被杀死也不能分拣,也不能根据PAX试剂盒用户手册描述的方法分离DNA(33)。
既然本发明者的目的是检测RNA的转录水平并用于诊断和流行病学监测,我们决定让PAX管的稳定RNA的能力来满足我们的兴趣要求,特别是满足我们在收集血样后不能立即进行处理的情况。可以理解的是,其它的样品制备方法也可能用于本发明中样品的制备,只要这种替代的样品制备方法不降低样品中含有的RNA完整性即可。
综合以前的研究,本发明的发明者已经建立了一种改进的针对从人血液中分离的RNA的基因表达分析程序:在AffymetrixGeneChip
Figure A20058004583900331
工作平台基础上,用PAXgene血液RNA系统处理。用这一程序来比较PAX管收集的血液样品的表达谱,这些样品用两种不同的方法处理,从中可能提供对监控和临床研究有实际意义的东西(条件E和O)。这些方法的细节包括将血液用PAX管收集后或者,(a)在室温下温浴至少2小时(条件E),然后从PAX管收集的血样中分离RNA,或者(b)在室温下温浴9小时,接着在-20℃下储存6天(条件O),然后从PAX管收集的血样中分离RNA。
本发明的发明者发现两种处理方法存在差异(尽管其中任意一个条件都可能用于本发明)。与条件O相比,条件E的样品具有较高的DNA污染,较低的总RNA产量,较高的双链cDNA产量。ANOVA显示这两种条件对基因表达水平的贡献不同,但影响幅度甚微,仅为总变异的0.09%。这些结果有利于将表达谱程序和RNA处理程序整合成临床和监控水平程序。
在临床诊断和流行病学监控背景下的人血样全基因组研究面临诸多挑战-最为突出的挑战是对转录水平进行可靠检测的能力。诸多因素对目标检测的可变性有影响,包括:血样收集方法,样品处理,RNA稳定性,RNA分离,及其它下游的过程。
AffymetrixGeneChip
Figure A20058004583900333
平台能检测转录组(transcriptome)的重要亚型。在设计时,它整合了一个DNA寡核苷酸微矩阵,通过光刻技术制作而成,可用于检测从RNA群体中扩增获得的目标cDNA。但是,一些实验室已经观察到利用全血RNA的基因检出率比利用来自单核细胞的RNA的检出率低,不管使用血样收集和处理方法如何。这个现象也许是由于网织红细胞RNA稀释了来自中性粒细胞的RNA,在分离过程中中性粒细胞的活性,和/或分离至PAX管的RNA的降解所致。从存储在室温、在-20℃,-80℃下,或者冻融循环之后的PAX管中的血液中分离的RNA,通过核糖体RNA带的凝胶电泳、生物分析仪(Agilent Technologies)的荧光谱,或者几个基因的RT-PCR(31,34-45)显示是稳定的。但是,在转录组水平(通过Affymetrix微矩阵检测)RNA的完整性尚未确定。在多中心流行病学研究背景下,人们需要在样品收集点和样品存储及运输稳定转录组。因此,我们比较了均注入PAX管但用两种途径处理(条件O和E,如上所述)(图1)平行血样的基因表达谱。在第一种条件下(图1,条件E,新鲜样),RNA在采血后室温下温浴最短的2小时后提取;而在第二种条件下(图1,条件O,冰冻),血样在室温下停留9小时后在-20℃下存储6天,然后提取RNA。如果这两种方法对于基因的表达无差异,那么,这就允许在样品必须进行处置、冰冻运输或者后续处理之前有一些合理的时间。否则,人们需要考虑差异的幅度并权衡它对转录差异变化的贡献与样品处置、储存及处理方法的灵活性,实用性和必要性之间的关系。
在目前的说明中,本发明者追述了一个利用GeneChip系统和利用PAXgene血液RNA系统分离全血RNA质量保证和控制程序,以保证能产生可靠的基因表达谱。我们利用这个程序比较质量控制(QC)特性及用PAX管收集、按图1所示的方法流程处理的样品的基因表达谱。这些结果指导临床研究程序并促进我们向着在诊断和监控用转录组的目标前进。
我们的结果暗示了几种针对多中心研究条件下样品处置的对策。既然研究条件之间存在差异,但他们均显示出良好的组内可靠性,人们倾向与于选择一种方法以减少变异性。在上述条件下,条件O看起来优于E,因为它给人们提供了必须的处理或者冷冻样品和允许冷冻运输的时间。如果有人需要在不同处置条件之间、处置方法范围的灵活性,那么这仍然是有可能的,只要在以下的分析中,统计学处理更加严谨。
因此,具体的讲,本发明中用于微矩阵分析的血样采集和制备是根据下列一般程序进行的:
(a)血样的收集
-首选含有RNA稳定剂的PAX动静脉采血管;
-或者,那些技术熟练的技术人员可用毛细管采集几滴血液,然后放入含有RNA稳定剂的容器中以稳定RNA;
-或者采用Applied Biosystems公司的Tempus管,它也含有RNA稳定剂;
-同样属于本发明的目的之一,技术熟练的技工可用来自几滴血液的单个细胞,这是将样品通过检测关于细胞的包括转录组在内的各种东西的微流控通道的各个站点获得。按此操作,这个技术可能提供足够快的检测方法,以至于人们不需要稳定RNA的措施。
(b)目标RNA的分离
-最好使用PAX管,采用PAX试剂盒系统分离目标RNA,在厂家试剂盒说明书的基础上将方法略加改进(在别处描述改进之处);
-其它市售的商品试剂盒也可以用于本发明中RNA的分离,包括来自Qiagen(如Qiamp)或者Zymogem,或者Gentra公司的试剂盒,用于分离未加进行稳定处理的血液RNA的分离;
-也适用于高通量方式的血液RNA纯化自动系统方式;
(c)标记和/或扩增目标RNA
-优先的目标RNA扩增方式,是将纯化的RNA反转录成单链cDNA,通过T7启动子在体外转变成双链cDNA,以扩增和标记产生的目标cDNA;
-再不,如果从血液中分离了足够的RNA,那么,人们可以直接用荧光染料或者其它适合高密度检测的高亮度分子标记,这样可以节省时间;
-其它RNA扩增策略也可以使用,包括但不限于,利用单-循环和双-循环来降低起始RNA数量的Ovation RNA扩增技术(Affymetrix),以节省处理时间;
(d)与芯片杂交
-优先地,用Affymetrix杂交炉在45℃将标记目标RNA与基因芯片微矩阵杂交15到17小时。包括杂交时间和温度等条件可以进一步优化,只要能保证灵敏度和准确率。
-其它的技术平台(描述见别处)也许适用于本发明,也可能减少杂交时间;
(e)结合目标RNA的检测
-优先地,用链霉素抗生物素藻红素在目标RNA上结合生物素,接着进一步用生物素标记的抗链霉素抗生物素抗体并另外用链霉素抗生物素藻红素来增加灵敏度;
-再不,人们也可以用其它能发出更多光但不需要骤冷的分子代替这一步骤。这样的例子包括:量子点,阿列克斯染料(Alexidye),或者生物素标记的病毒。因此,检测和/或杂交时间可以缩短;
(f)数据整合与分析
尽管在本发明中基于PaxGene的方法用得很好,本发明仍然在思索并包含了额外的优化程序。人们调整了现有RNA分离程序中关于增加蛋白酶K的步骤。至此,已有报道称只要简单的增加离心时间就可能形成足够的沉淀。因此,增加离心时间与减少蛋白酶K的增加是相互相成的。再不,就增加蛋白酶K的浓度,缩短温浴时间以缩短蛋白酶K消化步骤。并且,在mRNA洗脱步骤中洗脱体积是100μl,但是用200μl洗脱产量也许更高。溶液内的DNase处理是为了确保除掉DNA。然而,经过在柱DNase处理后,残余DNA也许对下游的操作步骤无干扰。
为了更进一步提高PaxGene技术本身的制备速度,也许会用真空过滤方法收集细胞,而不是采用离心沉淀细胞的方法。另外的允许修正的地方包括采用过滤方法收集蛋白酶K消化后的上清液,而不是采用离心一个界定的时间(如30分钟)沉淀碎片。自动系统也可以引入以减少液体操作时间。
作为现存程序的替代方法,也可以使用其它关于样品的收集方法和转录组检测技术。这包括:
1)Applied Biosystems公司的TempusTM血液收集管;
2)Becton Dickenson公司的CPTTM细胞制备管,它能用于收集活细胞并在离心后收集外周单核细胞;
3)纳米线寡核苷探针纳米矩阵及来自流过微控流通道的单细胞转录组检测;
4)用毛细管收集几滴血样,接下来可能通过裂解红细胞后存储于使RNA稳定的RNALater中。然后,如果需要,RNA可用其它提取血液RNA的试剂盒提出,如Qiagen公司的Qiamp试剂盒和Zymogen公司的RNA分离试剂盒。
额外的替代方法和/或补充制备方法也是可预期的,它可能缩短持续时间和减少RNA起始需要量,例如:
1)Affymetrix发表的能无需扩增直接标记总RNA或者polyA RNA的新方法(46)(Cole K,et al.“用多重生物素直接标记RNA能使急性淋巴细胞白血病类预见基因产生灵敏的表达谱。”Nucleic Acids Res.2004 Jun 17;32(11):e86.);
2)直接化学标记RNA,如通过mirus的Label IT
Figure A20058004583900381
μArrayTM生物素标记试剂盒;
3)NuGEN Technologies,Inc.公司的Ovation试剂盒,它能在4小时内仅用15ng RNA就能产生大量标记RNA。这个技术甚至可以直接代替PAX系统,因为它只要几滴血样;
4)Dynalbiotech公司的Dynabeads
Figure A20058004583900382
mRNA DIRECTTM试剂盒,它采用磁珠在一个管内15分钟之内提取mRNA,能使用全血;
5)Ambion公司的MessageAmpTM II aRNA Amplification试剂盒;
其它增加样品制备工程中灵敏度的方法还包括:
1)在杂交步骤中加入未标记的球蛋白RNA或者DNA以降低杂交背景,因此可能增加检出率;
2)通过磁珠分离去除球蛋白mRNA;及
3)在芯片中加入更多的cDNA和/或者如同项目#2降低背景;
如上所述,本发明的成功依赖于成功地改造了一种商业技术(Affymetrix Human Genome U133芯片组),在这之前,由于高丰度球蛋白RNA干扰,尚未有资料显示它能有效的检测全血基因表达谱(20)。因此,为了改善全血基因表达谱,从全血中减少球蛋白RNA的量是一个关键步骤。因为,全血样品中70%的总RNA是球蛋白mRNA,这可能导致降低当前调用百分比(percent presentcalls),降低调用一致性和增加信号波动。
在实施例4,本发明人评估了生物素标记的球蛋白寡核苷酸(Ambion)和PNA寡核苷酸(Affymetrix),这是两种已证明最为有效的减少全血中球蛋白mRNA的方法。但是,迄今尚未有系统的通过这两种方法处理后基因表达谱的比较。本发明人用paxgene RNA平行系统而详细地比较了两种方法处理下JurkatRNA和球蛋白峰Jurkat RNA(JG)在cDNA图谱,当前调用(presentcalls),调用一致性,信号波动,多维扫描和基因表达谱层式聚类分析上的差异。
虽然这两种球蛋白减少方法均未得出与Jurkat RNA一样的基因表达谱(gxp),用生物素标记的球蛋白寡核苷酸给出的gxp比PNA方法给出的更接近些。实施方案4中第四数据组去除RNA后产生了更高的当前调用(%),更高的调用一致性百分比,更低的阴性错误出现,相对于用PNA一步减少Jurkat和JG RNA的方法而言,它产生的基因表达图谱与不含球蛋白的对照更为接近。但是,该方法同样产生高的信号波动,较低的三次重复相关性系数,并且与PNA方法相比,在与不含球蛋白RNA对照的相关性上该方法无差异。这也许是由于涉及2小时操作的众多步骤。值得注意的是,对球蛋白去除方法而言高纯度、不含RNase污染的RNA是必须,在溶液中用Dnase消化的paxgene RNA有必要进一步清洁并用Rneasy Minelute柱(Qiagen)浓缩。相比之下,一步PNA处理简单易操作,只需要在下游使用管中加入寡核苷酸混合物。但是我们注意到在paxgene RNA中有高比例的3’/5’GAPDH和3’/5’肌动蛋白,PNA处理的paxgene RNA转录的cDNA较小。CDNA长度降低会导致两对照探针组的较高比例,这也许是在paxgene RNA中观察到的较高CV的原因。
PNA寡核苷酸特异的与球蛋白mRNA 3’端结合,以阻止反转录,生物素标记的捕捉球蛋白特异的寡核苷酸能与球蛋白mRNA杂交,最后通过链霉素抗生物素磁珠去除球蛋白mRNA。因此,由于球蛋白物理清除方法能将球蛋白mRNA从样品中分离,它允许下游非3’倾向技术,如为目标分离直接标记球蛋白mRNA去除过的RNA。球蛋白mRNA去除技术能产生高质量的RNA,260/280比值可以超过2.0。但是,从paxgene分离的RNA的cDNA的产量相对于未经处理或者PNA处理的一半,J和JG RNA没有这个现象,并且为了获得足够的可用于杂交的cDNA,至少需要5μgpaxgene RNA。而1μg PNA寡核苷酸处理的paxgene RNA能扩增出足够的(约20μg)用于杂交的cDNA。
总之,本发明人已经权衡了球蛋白清除和PNA方法的利弊。基于此比较,本发明人发现这两种方法都可以用于减少全血RNA中球蛋白的数量。选择时可以根据各自项目的设置和目的而定。但是,在任何情况下,采用这两种方法之任一种都能获得明显的高当前调用百分比,较高的调用一致性百分比,较低的阴性错误检出,和与不含球蛋白对照更接近的基因表达谱。
在以前研究的基础上,本发明人建立了一种能鉴定基因表达标记的方法,这些标记能区分健康,发热,或者曾经暴露于一种或者多种不同的病原体后处于康复期的病人。
一般而言,本发明首选下列方法:
a)样品收集;
b)从上述样品中分离RNA;
c)从上述样品中去除DNA污染;
d)选择性的浓缩和纯化RNA;
e)加入对照以便于标化;
f)选的步骤,球蛋白mRNA的减少/去除;
g)合成cDNA;
h)IVT(体外转录)标记和cDNA合成;
i)cRNA定量和质量控制;
j)基因芯片杂交,清洗,染色和扫描;
k)可选的步骤,第二芯片杂交,清洗,染色和扫描;
l)数据采集和管理;和
m)统计学分析。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,优选的样品是全血。但是,在本发明背景下,包括来自全血或者从其它组织中提取的任何RNA都可以使用。在优选的体现形式中,如上所述以及实施方案,当样品为全血时,收集装置是PAXgene的血液RNA管。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,RNA也可以是通过已知的任何RNA分离技术分离的。如上所述,RNA也可以通过已有的商业试剂盒很方便的分离,包括PAX试剂盒系统或者Qiamp试剂盒。优先地,RNA分离可以不经过Dnase柱处理。此外,在本发明的实施方案中,RNA可以通过Qiashredder柱(QiagenCorp.)分离,这有助于提高来自病人样品RNA的产量。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,DNA可以采用任何已知的方法去除。在优选的实施方案中,通过Dnase在溶液中处理去除DNA。Dnase处理过程中可以使用或者不使用灭活试剂。在使用灭活试剂的情况下,灭活试剂最好是在Dnase处理进行合适的时间之后加入。在这种情况下,合适时间的优选设置依赖于样品中DNA的去除水平。如果不使用Dnase灭活试剂,接着就应用球蛋白去除方法进行过柱纯化和浓缩RNA样品。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,根据需要可以浓缩和纯化RNA。因为本发明的优选程序的下游处理过程中,最好能至少有8μg总RNA,作为起始用量并用于下面的过柱纯化和浓缩处理。至今,一种或者多种技术可以用于浓缩和纯化RNA。例如,一种Minelute柱可以使用并在BR5中洗脱RNA。也可以采用乙醇沉淀并用水重悬的方法纯化RNA,虽然这种方法不能很好的纯化RNA,于下游的球蛋白去除处理要求不完全相符合(如大约10∶1)。进一步讲,为了确定是否需要额外浓缩和/纯化,RNA和/或它的质量也许可以通过生物分析仪或者纳米微滴评估。
在本发明背景下及优选的实施方案,为了下游的步骤(如步骤(e)-(m)),最好起始RNA的总量能在5μg以上,尽管1μg起始RNA也可用于通过PNA处理和不需去除球蛋白RNA的程序的实验。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,在cDNA合成之前,在含有目标RNA的反应混合物中加入内对照是很重要的。这一步对疾病和病人的标准化是很关键的,也是在现有技术基础上的一大进步。在本发明中使用的内对照最好采用polyA对照或者ERCC通用对照(http://www.cstl.nist.gov/biotech/workshops/ERCC2003/)。
如上所述,全血样品中有70%的RNA为球蛋白mRNA,这可能导致降低当前调用百分比,降低调用一致性百分比和增加信号波动。至此,在特定优选的实施方案中,球蛋白含量要么降低了,要么去除。至此为止,“减少”这个词的含义是指与减少处理之前相比,球蛋白mRNA的在样品中的含量减少了至少50%,更佳的减少至少60%,甚至至少减少80%,仍然甚至至少减少90%,优选情况下减少至少95%。在本发明背景下,减少球蛋白mRNA可以通过生物素标记的捕捉寡核苷酸(Ambion globinclear试剂盒)实现,或者根据改进的厂家程序(见本发明实施例)用PNA方法(Affymetrix GeneChip球蛋白减少试剂盒)来实现。
当用生物素标记的球蛋白捕捉寡核苷酸来减少球蛋白RNA时,最好是将生物素标记的球蛋白捕捉寡核苷酸加入总RNA,并且接着用链霉素亲生物素珠(如链霉素亲生物素磁珠)接触RNA混合物,以去除球蛋白mRNA。球蛋白去除的RNA进一步采用RNA磁珠纯化。再不,采用基于Qiagen柱层析方法代替磁珠纯化总RNA。在任何情况下,目标RNA最好用水或者BR5洗脱(最好根据离心干燥浓缩总盐浓度至1XBR5,或者如果用水洗脱,用离心干燥法浓缩至较小体积,然后用BR5扩容至合适的体积)。因此,当通过生物素标记的球蛋白捕捉寡核苷酸方法减少球蛋白RNA时,优选的实施方案是RNA在处理之前和/或者之后进行浓缩或者纯化。值得注意的是,球蛋白去除试剂盒中附带的洗脱缓冲液不适合于下游的离心干燥浓缩和Affymetrix为目的的制备。Ambion用Message Amp目标制备方法检测了洗脱缓冲液,而本发明还是倾向于用Affymetrix目标制备。
当用PNA法减少RNA时,这一步骤与cDNA合成同时进行。在该方法中,加入PNA到cDNA合成反应混合物中。肽核酸(PNP)寡核苷酸特异的与球蛋白mRNA 3′端结合,以抑制cDNA合成中的反转录。但是,当使用本方法时,必须小心保护PNA的稳定性并采取措施防止PNA聚集和沉淀。设置Jurkat球蛋白对照以检测球蛋白是否有效去除是很明智的。
当上述方法在无球蛋白RNA去除程序下进行时,将产生较低的灵敏度和高的变异。当采用PNA法后,灵敏度加强,变异降低,但是本方法仅适用于3′端倾向的反转录检测。当采用生物素标记的球蛋白捕捉寡核苷酸法后获得了优选的灵敏度和低的变异,并且RNA可以用于包括非-3′端倾向的非反转录检测。采用生物素标记的球蛋白捕捉寡核苷酸法要求高质量的RNA,而PNA法在即使没有高质量RNA的情况下也可以进行实验。值得注意的是,如果采用ERCC对照,在高度差异的基因表达谱中也能实现数据标准化。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,最好是纯化的目标RNA利用T7polyT启动子(或者对于非-3′倾向检测、而是外显子检测时利用随机引物)通过反转录成cDNA,然后通过体外转录,用T7启动子转换成双链cDNA。随着双链cDNA的产生,双链cDNA应该适度纯化和浓缩。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,商业化体外转录试剂盒最适合用于扩增和标记产生的cDNA。此类试剂盒的包括来自Enzo Biochem或者Affymetrix的产品。这些方法可以根据厂家的说明进行,最后将cDNA适度纯化。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,分别量化了cDNA并检测了样品质量以确定cDNA的产量和样品的纯度。为了确定是否需要进行额外浓缩和/或者是否需要进一步纯化,RNA和/或者其质量也许需要进一步在生物分析仪、纳微米滴、和/或者UV分光光度计(比色杯或者微孔板)检测。如果必要,如果需要增加cDNA产量,可以根据厂家的说明,使用Ambions Message Amp试剂盒。在本实施方案中的质量控制是检测260/280的比率,cDNA的产量等。
在本发明背景下,包括优选的实施方案,基因芯片(第一,第二,或者后来的芯片)的杂交、清洗、染色和扫描可以直接根据Affymetrix的标准程序。例如,可以用约10μg整合有生物素的cDNA与基因芯片杂交,在Affymetrix杂交炉中45℃下杂交15-17小时,使得目标标记物与基因芯片微矩阵杂交。温度和温浴时间等条件可以进一步优化,只要保证灵敏度和准确率即可。此外,清洗和染色步骤也可以进一步优化,只要技术能保证灵敏度和准确性。本发明中使用芯片的特性,均一性和芯片组成未加限制。但是,在一个优选的实施方案中,芯片选择Affymetrix的U133A,U133B及U133+2.0。在优选的实施方案中,最好或者用U133+2.0或者U133A和U133B芯片。
如上所讨论的,数据获取和处理可以通过本行业专业人员熟知的任何方法进行。例如,数据获取和处理可以通过人工和各种程序,包括基因芯片扫描仪厂家建立的随仪器提供的分析程序。
关于数据管理和统计学/功能分析的更多的讨论,在下面的描述和实施例中有更多的内容。
但是,简单的讲,数据管理是用Affymetrix GCOS基因表达软件进行的,数据导入Excel。输出MAS5.0信号和当前调用(present calls)并保存为tab-delimited文本文件,标度信号和未标度信号值,以检测假设和策略标准化。文件(和文件名)接着重新格式,以便输入Arraytools(R-script)。QC分析软件,datamatrix和JMP IN(SAS Institute)程序也可用于分析变异性和进一步的数据挖掘。在合适情况下,U133A和U133B的数据被整合在Arraytools。
下面列出了分析软件:
-统计分析软件:SAS和JMP;
-类别预测分析软件:BRB-Arraytools;
-聚类分析软件:BRB-Arrattools和dChip;及
-功能分析软件:EASE,DAVID,Pathway Assist,IobionStratagene.
为了鉴定来自病原体感染的样品的基因表达谱和能操作此处描述的一般技术,以腺病毒感染系统为例执行下列操作。
GXP程序细节
程序描述
德克萨斯圣安东尼奥是Lackland Air Force Base(LAFB)全美空军招聘人员基本军事训练基地。大约40,000基础军事实习生(BMTs)在服役之前在此接受为期6周的基本训练。这些BMTs组成50-60人的飞行小组,一起吃,睡和近距离训练。每一个飞行小组配备一个兄弟或者姐妹小组,这样利于增加因完成既定训练科目共同驻扎时的接触,多个飞行小组被分成多个中队居住在同一个宿舍楼内,每一个飞行小组被分配到宿舍。相对于他们的地方同伴而言,在美国军队服役的健康成人有更高的呼吸道感染风险。拥挤和众多应急因子推动了呼吸道病原体的传播。在6周的基础训练课程中,约20%的BMTs发展成发热和呼吸法感染症状。
腺病毒是目前在BMT群体中发现的最为普遍的呼吸道病原体。在腺病毒疫苗面世之前,始终在30-70%的急性呼吸道疾病BMT患者中分离到腺病毒。感染爆发常常导致执行命令困难,妨碍新的成员进入训练。在1971年,针对血清型4和7的抗腺病毒疫苗面世并给新兵注射。这个疫苗对新兵的疾病有着重要影响,减少50-60%的呼吸道疾病,减少腺病毒特异的疾病达95-99%。腺病毒疫苗连续使用了25年,直至厂家停产。在疫苗接种中断后,从1996年10月至1998年6月,从有呼吸道感染症状的3413名新兵的喉培养物中,发现1814(53%)有腺病毒。在那时,腺病毒4,7,3和21型的比例分别为57%,25%,9%和7%,结果显示4型是优势型。在腺病毒疫苗接种中断后,大约20%的BMTs出现发热和呼吸道疾病症状,其中60%的病例是由腺病毒引起的。其它病原体象流感A,肺炎支原体,肺炎衣原体,百日咳杆菌,和酿脓链球菌仅仅是引起这个群体少量的疾病。也发现有交叉感染,但是相关病原体的频率和类型却未确认。解决交叉感染的论题已经在本发明人小组申请的另一个专利中讨论(美国临时专利申请No.60/590,931,2004年7月2日提交)。在本发明中,发明人不打算在此处讨论多种病原体感染的情况,而是注重显著的单一病原体的情况(人腺病毒4型,Ad4),以建立一个感染目录并与其它含有非-Ad4FRI和康复期Ad4FRI目录的病例进行比较。
在现有技术条件下,腺病毒和流感病毒的分型和分株是耗时耗力的事情。腺病毒培养需要花费一周的时间,接下来用血凝抑制反应分型和中和实验是非常费力的,并且需要交互反应,使得血清型鉴定需要长达2-3周的时间。当病毒鉴定出来,BMT早就把感染传给多人。所以很需要一种快速的诊断方法和呼吸道疾病爆发的流行病学相信资料,以便能采取更为合适的措施保证公众健康。
更为重要的是,特别是关于本发明,尚未有已知的方法能可靠的确定关于一个人从接触感染病原体到确实被感染的生理标记。然而,虽然能从象喉拭子或者鼻腔冲洗物类似的样品中检测到证明呼吸道病原体存在的核酸标记,但是没有现成的方法能确定病人是否将会生病或者巧合是从病原体感染中康复。此外,从呼吸道样品中也许能发现感染性生物。一般情况下不易弄清楚这些生物是仅仅寄居在呼吸道或者是呼吸道疾病的原因;这需要关于该生物存在的免疫学标记来帮助区分该它是寄居或者是疾病原因。更进一步讲,在呈现发热呼吸道疾病的病人群体中,没有现成的方法能够确定感染的严重程度,或者与宿主免疫系统作用的程度和类型。本发明描述了具有统计学意义的解决这后面情况的评价方法。
标准建立及样品收集
为了确定基因表达谱是否能区分个人被腺病毒及其它感染性病原体感染和生病的情况,本发明者承担了一项InstitutionalReview Board(IRB)同意的研究(请见下文)。到达LAFB的BMTs在知情情况下参与本项研究。从每个志愿者抽取了大约15ml血液,可充满4-5个PAX管。在训练的1-3天,按标准程序从健康BMTs中抽取血液至PAX管中(程序在其它地方有描述),但没有从这组志愿者中收集鼻腔冲洗物。也进行了全血细胞计数(CBC)。这些志愿者通过标准问卷调查筛选证明他们是健康的,排除了任何在到达基础军事训练4周内有过急性疾病的起始BMT。
在二期研究中,处于基础军事训练后期、体温超过100.4°F,并伴有呼吸道症状的BMTs经同意收集鼻腔冲洗物,喉拭子,为PAX管和CBC抽取血样。这些人分成发热但无腺病毒感染或者发热具有腺病毒感染组。在那时,采用了针对腺病毒的快速抗原捕捉检测方法筛选腺病毒阴性个体;采取这一步骤可以提高召集腺病毒阴性个体至本组的速度。所有快速检测的结果都要通过培养法验证。
在三期研究中,大约从腺病毒阳性发热的志愿者中采样三周后,从这些处于恢复期的志愿者中进行了额外的采血(PAX管和CBC)和鼻腔冲洗物收集,形成了康复组。
所有PAX管在室温下存放2个小时,然后在-20℃下冻存并干冰运输至华盛顿DC的Navy Research Laboratory(NRL),7天内进行处理。鼻腔冲洗物按标准程序收集,采用5ml普通生理盐水冲洗咽喉部,收集冲洗物至一个无菌容器中。鼻腔冲洗物在4℃下储存1-24小时,等分后存储在-20℃并运输至NRL,并在7天内进行处理。鼻腔冲洗物和喉拭子被送去进行标准的微生物培养,包括培养检测腺病毒,流感病毒,副流感病毒1,2和3及RSV。尽管本发明也采用了以前的程序,但可以认为本发明进一步提供了另一种存储和运输条件,以确保样品不受损伤。
所有的BMTs都在初期、疾病过程中,以及后来进行标准的的问卷调查。问题包括:接种历史,过敏史,最近一次进餐,最近一次训练,最近一次受伤,医疗,吸烟史,观察到的症状,最近一次例假(如果合适的话)。观察监控的症状包括:喉咙疼,鼻窦充血,咳嗽(运动性和非运动性),发热,怕冷,反胃,呕吐,不适,腹泻,身体疼痛,鼻漏,头痛,疼痛宽/深呼吸,皮疹。所有的数据以电子文档存储,并根据个人ID和样品收集数据编号。
在样品收集过程中,发生两次酿脓链球菌爆发感染。按上述标准方法从急性患者和那些康复并仍然处于训练中的BMTs中收集了喉拭子和血液样品。酿脓链球菌感染的诊断通过细菌培养和PCR确认。
为支持本发明的实验的所有男性BMTs的健康状况都是合格的,符合本研究的要求(在开始基础军事训练之前的4周内没有患急性疾病)。在二期中,任何T>100.4并有呼吸道症状的男性BMT对允诺是合格的。在下述实施例的实验中,所有病人组男性BMTs符合年龄在17-25岁的范围。70%是白人,12%是西班牙人,12%是黑人和6%的亚洲人。选入了30个确认健康的BMTs用于研究,30名发热并有呼吸道症状,通过快速实验检测含有腺病毒(通过病毒培养和PCR确认)的BMTs也被选入研究,19名有发热和呼吸道症状,通过快速实验检测不含有腺病毒(通过病毒培养和PCR确认)的BMTs也被选入研究。30名具有发热,在具有呼吸道症状和腺病毒的BMTs的康复期间,额外抽取一次血样和收集鼻腔冲洗物。
支持本发明的实验的元数据是通过对选入的健康BMTs进行标准的问卷调查获得的。那些在基础训练4周前有发热、鼻窦充血、反胃/呕吐、排尿发热、咳嗽、喉咙痛、腹泻和冷战的个人将从中排除。为了确定可能影响基因表达基线的因素,这些个人被进一步筛选:种族/民族、面议状态、最近进餐的大多数时间、最近训练的时间、压力水平筛查、过敏反应、最近的注射、当前的医疗和吸烟史。
对二期研究,当BMTs呈现发热和呼吸道症状时,进行了标准的问卷调查。为了确定可能影响基因表达基线的条件,这些个人被进一步筛选:种族/民族、面议状态、最近进餐的大多数时间、最近训练的时间、压力水平筛查、过敏反应、最近的注射、当前的医疗和吸烟史,历时时间和包括以下的呼吸道症状:喉咙痛、鼻窦充血、咳嗽、发热、冷战、反胃、呕吐、腹泻、疲劳、身体疼痛、鼻漏、头痛、胸疼和皮疹,这些症状按标准表格记录。BMT疾病的详细特征通过体格检查详细的记录在标准表格中。医疗类型和历时时间也记录下来。
对三期研究,当腺病毒感染致病的BMT康复时(患病后14-28天),进行了另一次标准问卷调查,包括询问最近大多数进餐时间,最近一次训练时间,压力水平筛查,过敏史,最近的注射情况,目前的医疗和吸烟史。从二期问卷调查开始,每一个症状历时时间也做了记录,并且确定了从每一个症状康复的时间。详细记录了二期和三期之间的医疗史。
在纵向研究中能够收集样品使得人们能够研究感染性疾病全程的基因表达,如此处上文所勾画的研究轮廓及本申请的实施方案提供的进一步支持数据所示,本发明者特别跟踪了那些因腺病毒感染患病的BMT,跟踪时间包括从患病中恢复过来的全部时间。关于类型和症状历时时间的详细数据使得本发明人能够确定这些因子是否影响腺病毒和酿胧链球菌。感染的基因表达。更进一步讲,这些详细的数据也能使本发明人区分早期与晚期疾病及疾病的严重性(如,预期的生病和症状的历时时间)。
诸如最近的进餐时间,最近的练习,压力筛查,最近的注射,最近的医疗,以及吸烟史此类的详细而标准的信息收集能够控制复杂的变数,加强鉴定的基因表达谱是特定病原体的特定免疫表征。
是否这些因子是必须的,或是对正确分类的一种干扰的统计学评估,将确定是否在未来的实验和应用中对它们进行监测的必要性。
在将来,在不同的疾病阶段对特定病原体的基因表达谱(免疫表征)可以用来预测发病率和死亡率。这也许有助于专业护理确定护理的级别(采用的医疗类型,住院病人需要的看护水平或者门诊病人需要的看护水平)。目前有确定患有呼吸道感染的个人(特别是肺炎)是否需要住院(和什么样水平的看护)的算法,并且这种算法是依赖于诸如发热程度,心率,呼吸频率血气和血液化学(47,48)(49)来确定的。通过基因表达反应出来的患者的免疫活动状态的详细理解也许能进一步帮助确定疾病的严重程度。
此外,基于本发明的技术创新,理解从某种特定感染疾病中康复的患者的基因表达谱可以对以前的感染爆发作取证分析。接着,这些信息也许可以用作确定是否某种病原体在特定地理区域是自然流行的或者新的感染源是否入侵该地区(如多少人以前被西尼罗河病毒感染过?)
进一步讲,对个人而言,本发明能够确定是否这些个人在过去被特定感染性病原体感染,并且根据这些信息最大可能性地确定针对未来同样或者相关的生物感染免的疫/保护机制。这些信息可用于指导特定的发展中的和已经发展起来的军队或者医院工作者是否需要进行接种和预防。
在“真实”场景下评估PAX管的应用
因已经建立了关于PAX管应用的预备性研究和纵向的研究,这给本发明人评价使用PAX管进行分离RNA和基因表达分析,以及Affymetrix Genechip平台在正在流行上呼吸道疾病的实际临床中的应用的改进程序的机会。
多种因素会影响目标检测,RNA质量是最为关键的因素。从PAX管中血样获得的RNA的质量会受到供体的疾病状态、样品处置,以及其它下游过程的影响。先前,本发明人已经显示了两种具有代表性的实用的样品处置条件,PAX系统能保护血液RNA,获得好的质量度量,以及相对稳定的转录尺度(50)。最近,基于细胞的实验处理或者诱导RNA降解的纯化的RNA和来自生物分析仪的RNA电泳图谱的结合,已经提出新的RNA质量独立方法。(51)。一个新的度量是降解因子(%Dgr/18S),指的是条带的平均密度与降解RNA之比值,这是分子量比18S核糖体RNA峰小的峰,乘以100为18S RNA条带的密度。这是一个原来起源于名为“警戒”的绝对变量的连续变量。警戒有5个级别:
黑色-表示未检测到核糖体峰;
零-表示相对于降解因子值≤8时没有RNA降解;
黄色-表示可检测到RNA降解,值在>8到16;
橙色-表示严重降解,值在>16到24;
红色-表示最强警戒,强讲解,值>24.
另一种新的度量是凋亡因子(28S/18S),这是28S与18S峰高度之比,也是凋亡细胞百分比的指征(51)。本发明人比较了源自Agilent 2100生物分析仪的电泳图谱的RNA QC方法,降解因子,警戒,和凋亡因子,以确定哪一种是为微矩阵和基因表达分析的RNA的样品处理质量控制的优选的指征。
至此,从本发明人以前的研究(50)及目前的BMTs部队分离的RNA情况,报道了PAX系统分离的RNA的质量度量分布情况,这对其他实验室比较和制定实验程序都是很有用的;上游质量度量的确定是微矩阵目标检测结果质量的最主要的指征;也确定了个人内源血红素变化对目标检测灵敏度的影响。
本发明人的研究表明警戒度量是一个微矩阵结果的大容量指征(indicator),是对高通量RNA的质量控制;特别是在研究中,当人们不能够直接查看所有RNA电泳图谱时,必须依靠指征表明哪些样品有进一步评估价值的情况下更为适用。
凋亡因子数量等级表明很高比例的血液细胞都处于凋亡死亡中。这可能是由于PAX管中RNA稳定剂在接触血细胞后诱导细胞通过凋亡而死亡,或者更为简单的原因,是由于凋亡因子是根据培养细胞得出,而血细胞与之有些差别。如果有兴趣研究凋亡相关的途径,需要进一步了解PAX系统技术的相关特性。在这种情况下,将凋亡因子与基因表达谱包含的凋亡程序联系起来。
PAX管中血样经历了多种处置之后仍然稳定,暗示了在后续研究中,人们对RNA经历这些处置条件后仍然保持稳定应更有信心。
接下来,本发明人能研究当用于临床分型检测时衡量基因表达矩阵的适当方法。当为其它研究设计和基因表达谱矩阵应用而提出的全局衡量方法时,我们下结论认为用100个看家基因就能提供偏差最小的方法,尽管5种方法在考虑中:
1)双衡量全局标准化
2)彻底五标准化
3)100hk看家基因衡量
4)100hk看家基因基因中线标准化
5)经验设置标准化基因
在PAX管RNA和微矩阵衡量的QC/QA后,我们进行了分类预测和比较模式分类(总结于表7,10和11中)。用基因表达作分类预测可能会好于用CBC或者单独的电泳图谱的预测。这可能是由于基因表达本身含有更多的关于这个样品的信息,或者简单的讲,基因表达有更多的变化,从而能提供比单独偶然更多的发现好的分类方法的机会。尤其是,分类比率的显著性检验的p-值暗示了基因表达是一种比CBC或者电泳图谱更好的分类方法,并且看来不象需要多个变量的情况,因为CBC确实需要10倍基因表达的变量并且可操作性差。
增加恢复的病原体数量的研究(医院研究)-
为了研究另外一组病人(更宽的年龄范围,男性和女性,市民),并增加恢复的病原体的数量,进行了另外的一个针对位于Lackland AFB的Wilford Hall医疗中心的上临床和住院治疗的患者的研究程序(有时这里指的是“医院研究”)。
对医院研究,患者(选择标准)按如下进行。成人(男和女性)大于18岁。所有的体温超过100.4°F并具有呼吸道症状,正在住院或者在医院门诊部治疗的个人。鼻腔冲洗物和喉拭子一般是由学习护士或者受到学习护士指导的医疗人员进行收集。鼻腔冲洗物的一部分用于通过快速抗原捕捉实验(52)筛查流感A或者B,筛查结果通过培养和PCR验证。所有鼻腔冲洗物标本进行额外的培养检查副流感病毒1,2,3,RSV和腺病毒。相应地,作为本发明的优选的实施方案,基因表达分析可以结合一种或者更多的预筛选方法。例如,预筛选方法可以包括上文提到的流感病毒A或者B快速抗原捕捉实验,细胞培养实验,PCR检测实验,以及2004年7月2日成文的美国专利US 60/590,931描述的方法。
CBC能从所有入伍的军人中获得(带有差异)。此外,每一个军人都要接受一份标准问卷调查,包括的问题有种族/种族性,接种疫苗状态,最近大多数的进餐时间,最近一次训练的时间,压力水平筛查,过敏史,最近的注射,目前的医疗和吸烟史。包括喉咙痛、鼻窦充血,咳嗽,发热,寒颤,恶心,呕吐,腹泻,疲劳,身体疼痛,鼻漏,头痛,胸疼和疹子等呼吸道症状和历时的时间都记录在标准的格式中。体格检测的结果也记录在标准的格式中。
这是一种包括各个年龄阶段、患有不同的严重疾病的成人的横向研究(部分将在门诊治疗或者其它医院认可的单位治疗)。能够收集超过流行季节的血样使得本发明人能确定流感A和B的基因表达谱,并且也许能确定是否存在对应于不同的流感病毒(H1N1与H3N2)的特异基因表达谱。
本研究中,本发明人将监测是否个人接种了注射型流感疫苗以及疫苗注射相对于疾病发生的时间表。本发明人将辨别是否注射流感疫苗、能在注射后两周免于流感疾病的个人的基因表达谱与未注射流感疫苗并发病的个人的基因表达谱存在差异。本发明人将要进行同样地比较那些鼻内接种活的流感病毒减毒珠FluMist疫苗(MedImmune疫苗)的人。理解免疫接种后的基因表达谱或许可以预测疫苗的保护能力的可能性和免于疾病的可能性;流感疫苗的效力一般认为在70-80%之间。
由于Lackland BMT群体在2004-2005流感流行季节将接种FluMist疫苗以达到预防的作用,本发明人将要评估那些接受FluMist疫苗接种并在接种后7天发展成流感类似症状和那些没有症状的个人的基因表达谱;众所周知个人接受FluMist后将在2-7天内发展成咳嗽、喉咙痛和肌肉疼等症状,这是由于他们接种的是减毒病毒(CID 2004:38(3月1日),760-762,参考文献全文如下),但是接种后基因表达谱尚未确定。本研究能使我们确定是否有能够区某个人的症状是由FluMist接种后引起的症状还是由于受到人群中野生型流感病毒感染引发的真正的咳嗽、喉咙痛、肌肉酸痛等症状的基因表达谱。这是一个在封闭群体中做出的关键区别,这种群体如BMTs或者住宿舍的大学生,因为该年龄段是接受FluMist接种的优选时间,并且在封闭群体内最容易传播野生型流感病毒。
症状发生前的研究-
典型情况下,个人被某种感染性病原体感染,在发病之前有一个无症状的潜伏期。在潜伏期间,宿主开始启动针对感染物的免疫反应。典型地,起始反应是由NK细胞和中性粒细胞引起的先天免疫。在感染的后期,包含T淋巴细胞,B淋巴细胞和抗体在内的特异的宿主免疫反应变得活跃。在某些感染中,如生物武器微生物,象土拉热弗朗西丝(氏)菌等不到10种的生物能最终引起有症状疾病;然而这些少数生物很难直接检测,宿主免疫反应通常组成放大的、含有相同的、成千上万的免疫细胞免疫反应,并且这些免疫指征似乎能在临床症状显现之前进行检测。
有为保健提供者、公共卫生检查员和指挥官/公共机构很有益的临床方案。通过这些方案不仅能确定谁被特定病原体感染,而且还能确定哪些人因直接接触或者通过一个指征病例传染而间接接触的人。例如,如果天花病毒流失并且检出了指征个例,预测每一个指征个例应该是通过近距接触(面对面的3英尺之内的接触)时的呼吸道小滴和飞沫感染的。典型情况下,每一个指征个例可以发展成多达10个的其它凝似病例。考虑到天花疫苗的数量有限并疫苗的副作用,能预测凝似病例中哪个将会发病,能直接节省资源并减少疫苗的副作用。基因表达研究能直接建立特定病原体的免疫指征,并帮助确定群体中谁严重接触过并感染(携带生物体),其中哪些接触感染并最终会发病。因此,本发明所述的方法对鉴定基因表达指征特别有用,从而获得的结果也许能直接用于指导和/或者修正治疗方案。
至此,以下研究允许在不同的病原体接触和疾病发生的不同阶段研究基因表达谱和线索。既然主要的BMTs是从各自的社区来集中参加基础军事训练的,他们容易受到腺病毒的感染,本发明人能够用一种快速检测腺病毒的方法筛查因具有发热和呼吸道症状而到Lackland AFB门诊就诊的BMTs是否为腺病毒感染。一旦一个BMTs查出为腺病毒感染,与该BMTs曾经面对面接触的人可能会受到感染并发病。严重接触的BMTs可以在接触/非症状期以及后来发病后、康复期抽血检测基因表达谱。然后分析从这些时间点获得的基因表达谱并确定最能有效预测疾病发生的基因表达谱。
参加上述研究的BMTs,在基础训练期间出现发热和呼吸道症状的将接受一次标准的问卷调查,以确定在上周内哪些BMTs曾经与他们面对面的接触;产生一个基本数据:将目前感染的BMTs标记为“指征病例”,其它所有的最近与之接触过的标记为“接触”。保留接触和指征病例之间的关系;如,接触者可能是指征病例的训练指导或者宿舍头领或者某科目领导。如果某接触病例随后因发热和呼吸道症状就诊,那么这个病例与起初的指征病例关联,其他的与他有关的BMTs目前也可能是已经接触。随后进行流行病学研究以确定是否这种感染性呼吸道疾病有传播的情形;如,宿舍头领或者科目领导会不会将疾病传染个他的宿舍成员或者科目训练的其它成员?这可以指导EOS医疗小组确定最为可能的“严重接触病例”和,然后确定“接触”组中哪一个BMTs最应该抽血用于基因表达。这个组将被进一步跟踪观察是否随后发病,如果这些个例呈现发热和呼吸道症状,将抽取他们的血液做分析。
下面本发明人描述了以GXP程序方式进行的分析和数据处理
转录子/mRNA检测技术描述:
有几种方法能在不同水平定量检测mRNA产量。其中一些方法是Northern blot,RT-PCR,核酸酶保护实验,基因表达定量(Quantigene),SAGE,差异显示,原位杂交,纳矩阵和微矩阵。其中一些还不适用于高通量或者能在转录子水平检测的方法。对我们监控和发现生物标记而言,微矩阵技术是最适合本目标的技术。一旦发现生物标记,其它的具有短的处理时间,但更少的平行处理能力的方法也许更适合于诊断目的,如RT-PCR,或者基因表达定量技术。测量mRNA技术一般包括样品制备,mRNA扩增和标记(如果需要),接种杂交,清洗,染色,和/或信号检测。这些主要的步骤都有变化。样品制品可以扩展到Affymetrix基因芯片平台或者缩小到Genospectra表达定量系统。理想情况下,对于我们的目的而言,我们希望在最短的时间内检测最多的转录子,并且获得最高的灵敏度和特异性。尽管我们使用了基因芯片技术来发现生物标记和途径,在目前Affymetrix技术上仍然有很多改进提高的地方,或者其它可能想到的技术,或者已经出现在本领域评价的技术(几种技术在本发明中有所讨论并作为本发明的一部分)。
在标准微矩阵技术上的改进
对本发明人已经测试的平台而言,最近关于Affymetrix基因芯片平台的改进包括减少所需RNA起始数量,缩短处理时间,或者进行自动化操作以便高通量筛选和减少操作者带来的误差。市面上已经有几种可与基因芯片平台的样品处理步骤整合的选项。其中之一是来自Affymetrix的IVT新试剂盒,起始RNA用量仅仅需要1μg,而以前需要5μg。另一种是Affymetrix的双循环IVT,起始RNA的用量为10ng,但是检测所用时间和检测的复杂性增加。Ovation试剂盒也能扩增和标记RNA,起始RNA的用量能低至5ng,厂家也声明操作时间在4小时内。但是,它未经Genechip微矩阵广泛测试。最近也有人发表文章说可以不用扩增而直接标记mRNA,但是灵敏度下降。
本发明人在本发明中陈述了关于处理的各步骤的多方面的改进。其中之一是结合和建立监控过程的不同步骤。对样品收集而言,人们可以用毛细管收集血样而不是用Paxgene管收集血样,然后采用RNA稳定剂稳定RNA,然后采用市售小量血液RNA提取试剂盒分离RNA,如Dynabeads
Figure A20058004583900601
mRNA DIRECTTM试剂盒能在一个管中15min内分离RNA,然后用Ovation试剂盒扩增和标记,接着与Genechip杂交和清洗和在第二天染色。此外,与Genechip杂交的时间可以由目前的16小时减至8-14小时,优选的10-12小时,或者更短的时间。为更进一步减少杂交时间,本发明考虑在芯片杂交过程中采用一个强的电/磁场。同样为了减少杂交时间,可提高杂交温度并随后逐渐降低至45℃,也就是目前的杂交温度。
为了提高灵敏度,熟练的技工可以使用另一个信号发生器。目前,信号发生器是链霉素亲和生物素-藻红蛋白,接着通过生物素标记的抗链霉素亲和生物素将信号放大。然而,本发明考虑采用来自Genospectra公司的分支DNA放大信号,量子点,因为量子点不会淬灭,接着可采用多重扫描,alexi染色,或者用生物素标记的病毒放大信号,它因为能降低淬灭,高达每病毒120生物素分子的量子产率,能大大提高信号强度。更进一步,本发明考虑采用直接在导体材料上合成探针,因此这样有可能直接通过双重构造电子信号检测,然后人们可以直接检测信号。在一个进一步的实施方案中,也许采用一种完全不同的mRNA检测技术,特别是能检测单个细胞mRNA的纳矩阵技术。
数据获取
本发明中通过扫描(基因芯片)和计算机获取数据。
数据处理和分析
数据获取和处置可以根据本领域技工熟知方法进行。例如,数据获取和处理可以通过手工完成或者通过不同的程序完成。本发明人是通过开发的软件自动地进行所有必须的数据分析并给出结果。
元数据算法和微矩阵剖析,分型,等:
-伪码:通过似然性将基因分类,以便区分
-二元与多种性状分类。二元分类形成能将临床类型分组的二元树。二元树的每一个节点是最小错误分类百分比确定的。这个结果是在每一个二元树的顶端应为每一个临床类型的分组;由于缺乏发现的分类因子,该方法不是总能分开某些临床类型。多种性状分类能立即分出不同的类型而不是通过分类树区分。两种方法都是目前的研究方法。本发明人的结果到目前为止暗示了对具有大量和少量分类指征的混合类型而言,二元法也许更为敏感。例如在区分健康人和患者时,在分类中可以获得相对大量的基因,而在区分腺病毒携带的患者与不携带腺病毒的患者时,仅能发现相对较少的基因用于分类。本发明人关于gxp类型预测的实施方案分析是主要基于非发热病人和发热个例,然后是健康和康复期的个例,携带腺病毒的发热个例与不携带腺病毒的发热个例的比较二元分析。这是基于手工的二元分类预测。多种性状分类能一次性区分健康的、康复期的、发热携带、和发热不携带腺病毒的个例,不必审查二元节点。目前的ArrayTools软件仅能执行均等单变量α参数二元树分类,所有树节点产生第一节点的大分类,和我们的gxp数据次级节点的较小分类。一种可能的方法将允许在每一个节点不同的单变量α参数使每一个节点的分类的大小均一化。二元树方法也是非常密集型计算的,特别是对于发现p-值的错误分类率。特别是为了当在类别间动态范围差异很大的情况下的分类预测,人们需要在计算机上做更多的实验来找出优选的算法。对二元分类,在决定个例应该分为哪个分支时,人们也可以考虑每一个节点保包含的从外围非-基因-表达实验得来的信息。基于我们此处描述的目前gxp结果,在某一准确百分比(某一确定的概率)情况下每一个节点少于50个基因时,数据可以分为4组。
-充分分析基因表达数据:为了分析N=30的研究的GXP结果,首先,在考虑了不同方法之后,对全部细胞计数数据、电泳图谱数据和基因表达数据进行了标准化。然后,通过个例控制图表确定了度量过程的稳定性,极值,与Affymetrix或者其它实验室提供的数据进行比较等方法对数据质量进行评估。质量控制产生了一套用于分析的可靠样本。然后来自pax管的RNA质量通过电泳图谱和RNA质量参数进行了评估。并确定了RNA质量变异性与微矩阵质量变异性的关系。一旦质量和稳定性建立起来,设置过滤参数以减少变量数目。然后,用监控方法进行了分类预测,并优化确定了能够在某一正确百分比(利用排列测验,某一可靠性)下分类临床表型的基因组。对临床表型的潜在混杂干扰也进行了评估,以确保分类基因最大可能的是由于临床表型而不是混杂因素引起的表达。然后,为了确定能体现不同临床表型差异的基因,进行了类别比较分析。最后,为了确定涉及疾病表型的途径,对基因进行了功能分析。可以进行更多的分析,象将基因存在比较、启动子分析、基因组分布、群体中免疫反应变化、当控制细胞计数异质性的基因差异表达模式、以及与公共微矩阵数据库的比较、以及交叉平台分析,和挖掘具有未知功能基因的功能。
-诊断能力。这是通过确定实验的灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值进行评估的。对gxp研究的分类预测的部分特异性和灵敏度已经按如上所述的方法进行计算。总体目标是优分类预测结果的ROC曲线,这类似于减少错误分类率。一旦知道了某种疾病的流行情况,就可以算出阴性和阳性预测值。改善检测时间,灵敏度,可靠性,和检测及分析的自动化将进一步促进诊断能力。至此,一旦伦理问题解决,人类植入连接患者和医疗史的芯片将有助于自动分析和预测疾病发生。多种疾病表达芯片的使用也将大大加强诊断能力。与基因组变异联系,也将提供患者的很多医疗预后。对在此举例说明的gxp研究,诊断分类将需要更大的预测设置验证;但是,即使有支持本发明实施方案的数据设置,这也可以进行评估。对于健康和发热的最少分类因子,不考虑训练设置带来的处理差异,预测设置是100%的正确。在检测基因表达中的处理差异对较小差异的表型的分类存在很大的影响,如在单独的患者中。关于基因分类因子中基因数量对分类预测结果的影响将进行进一步的评估。将来的前瞻性研究将更准确地评估我们已经发现并开始在gxp研究中验证的分类因子的诊断能力。
GXP的预后能力
-试验程序
●基线患者与疾病发生跟踪
为了确定对预测疾病发生时间,严重性,和对治疗的反应的基因表达的预后能力,人们必须有一组可以从健康状态到疾病感染性接触,到疾病/症状发生跟踪的对象。Lackland BMT群体是很独特的,表现在他们有正在发生的,严重的上呼吸道疾病地方病比例,并频频流行。这有助于研究者在症状发生前的个例中发现基因表达生物标记。将会发现有特定发热呼吸道疾病的指征病例,并且那些严重接触的BMTs将会用于基因表达分析,以确定能否预测疾病发展的免疫指征。将会跟踪发病的BMTs以评估疾病的严重性以及与基因表达的关系。
●生物有害环境的挑战
自然接触和感染生物制剂的BMTs要进行基因表达测试。这种群体接下来可能发病也可能不发病,在组间将进行基因表达谱比较。
-跟踪作为疾病和时间功能基因的机会
-关于a)易于生病,b)适时疾病发生,c)治疗效果,d)恢复等的预后。
验证诊断和预后方法及分类的能力
-原理与方法学
为验证诊断和预后方法及分类的能力,首先本发明人进行了一个发现特定疾病和/或者表型的分类(标准classifiers)的实验。然后,通过改变不同的方法和参数优化了正确分类百分比。在这阶段,通过留出一个样本亚类以验证分类标准(classifiers)。通过排列测验,评估了用发现的分类标准获得的优选正确分类百分比的可靠性。一旦优选的分类标准和算法找到并通过训练设置验证后,就收集额外的样本并检测形成预测设置(prediction set)。优选的分类标准和算法将用于预测设置个例的分类,以进一步验证分类标准,这是因为预测设置是完全独立于用于发现分类标准基因并进行统计学验证的训练设置的。此外,这些分类标准进一步用不同的检测方法学进行验证,如RT-PCR,以便进一步确认分类基因设置是具有生物学意义的,而不是仅仅限于特定分析试验的神话。然后,分类标准进一步在更大的将用于检测的群体样本中验证。
-本方法限于任何事实上的微生物的独立基因标记的检测。特别的例子包括:
●流感:将确定自然发生疾病以及疫苗接种(肌肉注射和鼻腔接种)诱导产生的流感A和B免疫标记。
●酿脓链球菌:正在进行研究是在评估BMT和临床就诊群体的酿脓链球菌的基因表达生物标记。
●Ad4:目前我们已经鉴定能区分携带腺病毒发热病人和不携带腺病毒的发热病人的基因表达生物标记。
●其它的微生物感染包括由腺病毒类,N.meningitides,流感A和B,百日咳杆菌,副流感I,II,III,S.pneumoniae,鼻病毒属,C.pneumoniae,呼吸道合胞病毒,S.pyogenes,西尼罗河病毒,B.anthracis,冠状病毒,重型天花,依波拉病毒,拉沙病毒,F.tularensis,Y.pestis
-疾病组合
●此外,当一系列生物制剂感染宿主时,宿主基因表达表明了某类生物制剂的功能性生物活性。因此,从宿主基因表达得出的结果应与从其它仅仅检测病原体基因组,如PCR,RPM,或者化学生物制剂检测,例如免疫测定法等实验得出的结果相结合。由于目前高度平行使用这些检测,人们常常得到多个结果,如在非症状感染出现之前的多重感染适应症,那时还不知道到底哪种生物是病原性生物。基因表达谱能将感染的病原性生物分开。在多种病原体诱导产生相似性疾病时,分析基因表达谱的结果也能得出一般的具有高关联度的结节途径,然后可以通过药物等治疗性手段介入治疗。这也是治疗学的一种建议用途,即由已知的特定疾病的靶向途径到靶向其它的激活这同一种途径疾病。
本发明也为开业医生和临床大夫赋予了一种检测和/或验证通过其它检测途径获得的表达图谱的能力。例如,Griffiths et al(71)报道了通过监测来自急性疟疾或者其它发热疾病的宿主血样的基因表达确定的生物标记。Cobb et al(72)报道了跌打损伤对血液中性粒细胞基因表达谱的影响。While Rubins et al(73)报道了感染天花的灵长类的基因表达谱。本发明的方法也可以于用于评估这些报道鉴定的生物标记的准确性可可靠性,类似的,确定这些基因是否可以用于追踪疾病的发展进程。
在必要知识之前探索(前贝叶斯判决规则的)
-签名识别(宿主反应芯片)
在这种方法中,本发明也许要结合其它诊断方法以加强诊断的准确性(如RPM,标准的血液检测,免疫检测等)。诊断一个人的健康状况和推测他们疾病的原因需要从评估体征和症状到实验室诊断测试的几种检测。每一个检测都为下一个检测提供一种具有正的或者负的预测价值的验前概率。为了确定后来的测试的预测价值,贝叶斯统计学理论将这验前概率(或者主观获得或者通过检测获得)纳入考虑,这为临床医生提供更加准确的信息以帮助他们识别疾病过程。一个实施方案就是本发明人首先基于全血细胞计数(CBC),然后电泳图谱数据,然后是基因表达数据的分类预测分析。虽然这些不同的检测不是临床医生通常用于疾病分类预测的方法,但是统计学分析表明基因表达谱为预测感染状态提供了最高的准确性。如果考虑了二元树每一个节点的二元预测算法,除了基因表达生物标记检测之外,虽然基因表达标记检测似乎能为更好的诊断和预测提供优选的信息,但是人们可以从其它已建立的检测方法来考虑诊断和预测概率。
通过本发明建立起来的数据库方法可探索的问题和假设
除了可以确定病原体感染后的基因表达谱之外,通过本发明人建立的数据库还可以探索大量的问题和假设。部分问题如下所示:
1)人们能发现临床亚类的分类因子吗?如那些发热但是通过培养未见腺病毒,但是PCR阳性的个体。在通过不同的检测方法,如培养,PCR或者病原体微矩阵确定的感染状态存在一些不一致的地方。人们能根据基因表达数据库能对这些不一致的地方分类吗?
2)这些培养法,PCR法,和基因表达分类法之间的一致性,灵敏度和特异性的关系是什么?
3)在PAX管的收集时间,和基因表达谱中特定基因的表达是否存在昼夜节律呢?与昼夜时间相关的基因表达谱应该与昼夜节律功能相关。
4)批号有影响吗?
5)不同的确定转录子丰度的方法如何与当前的结果比较?有多种模型基于每一个探针每一个细胞发出的光亮的数量确定转录子数量。其中一些模型是Mas4算法,MAS 5算法,和多重-芯片模型:RMP,dChip,Plier和混合模型。此处的GXP结果暗示了不能用多重-芯片模型,因为这个模型下往往假定实验组之间基因表达谱变化相对较小,但是在多种疾病状态的监控研究中显示这完全不是这样的。
6)不同的标准化算法如何同当前的结果比较?有多种标准化方法:中值法(Median scaling),修剪平均法(trimmean sacling),分位点法,样条法(splines),及其它方法。总之,我们不能选择任何将假定,如将健康组和患病组等,组间的基因表达谱的分布一般情况下是相同的的算法。因此,本发明人从目前的研究中发现,在样品中加入polyA RNA对样品间量化比较的标准化是最符合逻辑的。
7)如何减少数据库的大小?(主分量分析,奇异值分解法,强化奇异值分解法?)这些分析将为多少独立成份能解释基因表达数据库中的多数变量提供一种思想。
8)数据的变化结构是什么?哪些元数据变量对变化的贡献最大?哪些贡献最小?
9)数据变量结构的哪些成份对于特定元数据变量分类最为准确?
10)最近的关于基因表达分析的文献是什么?我们能使用这些新的方法和/或软件吗?
11)在腺病毒阴性患者群体中存在亚群吗?腺病毒阴性患者群体可能是由于多种药物的作用。通过本发明方法能从数据组中得到些证据吗?
12)PolyA和总RNA样品的差别是什么?
14)发现的用于区分不同亚型的基因的功能是什么?
15)特别是对正常组而言,那些军队中生物表达相同的基因的基因表达变化是什么?什么基因在个体中表现出比背景更大的变化?
16)军队中有比正常变化更大的免疫相关基因吗?有多少种针对病毒感染的免疫反应类型?有Th1和Th2型反应吗?
17)在表达中表现高度变化的基因与DNA序列变化相关吗?
18)那些不同的亚型间不同的基因会聚集位于染色体上吗?
19)那些改变的基因启动子序列有高发生率吗?
20)有进一步调查腺病毒感染和发热的途径吗?在人类中,腺病毒感染和引起的发热的生物学机制暗示了什么?
21)能通过RT-PCR确认这些基因的差异吗?发生的百分比是多少?
22)在我们的研究中发现的相关基因如何与发表的腺病毒感染的体外研究结果比较?其它病毒感染的情况呢?其它类似抽烟的类型呢?
23)利用细胞类型特异的基因译解我们的基因是否与特定细胞类型差异关联?
24)我们能跨越平台和/或者实验室进行分析吗?
25)已经发表的关于低水平分析,非监控和监控聚类和其它方法,如何与我们的数据作为反面的癌症数据进行比较?
26)我们能提出更好的模型吗?
27)能否为那些CBC不同的群体提出一个能在单细胞水平确定不同基因表达的统计学模型?
28)这些基因与其它记录的数量性状的关系是什么?如最近进餐的时间,训练时间等。这些基因也许可以用于在特定概率水平下确定某个人在特定时间之前的活动。
29)一旦确定涉及发热的途径,人们可以找到在群体间较小变化的基因。这也许暗示了这些基因应是药物发现的靶标,发现的药物将对这个群体更为有效。反之,涉及发热途径在群体间表现出高变化的基因则不是为一般群体药物发现的优选靶标。
正常基因表达检测的应用
本发明将发现在基因表达标记“基线”(如正常个体)检测测量中的用途,这将对特定人群间确定建立基因表达谱基线有着重要价值。那些基线测定对于发现不同性别、种族和发育年龄过程的基础差异有着很高的价值。这样的群体基因表达谱的价值体现在阐明了类似于海湾战争综合症的现象,即在暴露于有争议的化学武器和环境毒素后,在没有可确诊的病因情况下,出现了多种免疫疾病(53,54)。作为对海湾战争综合症的反应,美国国防部启动了一个广泛的被称之为千年军队的基线研究,从成千上万的现役军人中开展一般的健康问卷调查,以期建立正常健康状况的“基线”指数。相比之下,对105至106个特定的25-mer转录序列的基因表达基线提供由外界干扰引起的关于临床表型或者非疾病临床症状的可能的基因组和生理上的病因。
在诊断其它血液病和疾病中的用途
本发明也许可以用于诊断:肿瘤疾病包括,CML(bcr/abI0)(30),循环肿瘤细胞检测,结肠直肠癌复发,神经学(MS),hemostatus和血栓,炎症疾病(从Source PrecisionMedicine来的48个风湿性关节炎炎症基因),糖尿病,呼吸道疾病,和细胞都系和毒理学(55)。一般而言,本发明也可能在其它任何有血液mRNA生物标记、能用此处描述的相似的方法的疾病或者生理状态中发现用途。
症状前预后与疾病风险评估
虽然人们推测基因表达谱能用于症状前疾病的诊断和预后诊断,但是将该理念还原于实际的时候才发现结果很难捉摸。至少一个前期研究显示,用PAXgene试剂盒获得的外周血粒细胞已经得出获得cDNA微矩阵基线(如健康的)表达指征的用途的证据(Whitney et al,2003)(18)。其它研究和前期技术已经显示长时间按一已知剂量接触某种感染源会导致可检测的指征产生。
但是,如果不能获得一个同质的,独立的和可以进行实验的,并且下列范畴均达到统计学显著性要求数量的群体,并允许同时进行基因表达谱检测实验军队,那是特别困难的。所指范畴包括:(1)与那些将会被某种病原体感染的个体处在同一个自然环境的健康基线个体,(2)没有某种病原体的获得性免疫但是遭遇那种病原体的低剂量感染,或者具有高的先天性免疫,表现出明显的针对某种病原体的“成功”免疫反应并不表现疾病症状的个体,(3)在急性接触某种病原体后生病但是不表现发热症状的个体,(4)接触某种病原体并发病,症状符合标准的“发热呼吸道疾病”(FRI)但是关于住院治疗而言并不十分严重的个体,(5)与(4)相同,除了疾病严重并完全符合住院治疗的医学要件的个体,和(6)从范畴3-5各阶段康复的个体。
当个体处于某种感染物的潜伏期、发生症状之前,先天性免疫系统开始启动未发育免疫反应,接着是更加有效的特异性免疫反应。在此阶段,免疫细胞产生不同的细胞因子和化学增活素来启动有效的反应。这些免疫反应生物标记提供了一个在临床症状之前的免疫指征。
因此,建立能在上述类型的不同的时间点发现独特的基因表达谱是非常必须的,而本发明成功的展示了这些方法。
基于基因表达谱的临床症状前检测的首要用途
感染性疾病的临床症状前诊断和预后检测将在多种实际应用中发现用途,它能提供的信息足够用于作出定性的决定。如某个体因为可能的或者即将发生的疾病对本人,他人或者对完成某一重要任务存在风险时,他可以被临时替换直至即将发生的疾病得到妥善处置。这样的实施方案包括执行长途飞行的飞行员(商业或军用),外科医生等。
另一个用途就是减轻成百上千,甚至上万人不同程度接触某种毒物或者感染性生物威胁的恐怖主义行为或者大型工伤事故的危害。从2001年发生在华盛顿和纽约的炭疽攻击事件来看,每有一个因受到足够炭疽感染并生病死亡的人,就有1500名“担忧但健康”的人需要给予抗生素预防。如果生物制剂是感染性的(如天花病毒)而不是炭疽,这个数字将高出一个数量级。如果给予的高剂量的疫苗、抗生素,或者药物,这类治疗行为伴随有高风险(如每250人中有一例不良反应),那么在没有对接触人群进行恰当的风险评估情况下,治疗行为将对公众健康产生比原始袭击或者事件更加严重的威胁。此外,疫苗,抗生素或者药物可能短缺,并且接触感染的伤员将强烈希望使用最大剂量的药物。因而,在上述情况下,一套关于恰当使用临床前指标的应对措施将是十分关键的。
检测转录标记的替代方法和平台
在上述的应用中,用一种比DNA微矩阵更快和更经济方法检测成套转录标记是很有必要的。至此,高密度DNA微矩阵是一种高容量的发现工具,它筛选最大量的有意义的转录标记。虽然,关于缩短样品处理时间和用小量的起始RNA进行目标制备的最新进展,允许高密度DNA微矩阵直接作为一种诊断平台而不是简单的作为一种生物标记发现平台。其它可用于高通量平行检测基因表达的平台包括SAGE和MPSS(56),但是这些方法在技术上存在挑战。即使在RNA分子的数量水平很低的情况下,MPSS也能提供每个细胞中一个RNA分子的准确数量。因此,MPSS方法可用于验证微矩阵得出的结果。
“基因”内顺序的确定
缩减至另一平台的第一步包括,将统计学所需的特定转录标记数目缩减至在可接受的误差概率前提下,仍然能得出很高的正确分类。不像用cDNA(几百bp的双链DNA)分子或者甚至长的寡核苷酸(如70-mers单链)制备的微矩阵发现“基因表达”,Affymetrix基因表达芯片用至少十个25-mer的探针对检测所有的基因,对预测的基因序列能准确配对,而其它的则是错误配对,包含除中间的(13位)核苷酸之外的与配对体相同的序列。25-mer探针与它的目标转录标记的结合即使有一个错配碱基也将会大大削弱(不同于长寡核苷酸和cDNA探针)。因此,识别仅仅小的寡核苷探针提供高度异质转录子探针样检测是很关键的,其内容改变不仅有基因活化和失活而且包括依赖于确切的生理条件的外显子剪切变化。
虽然GCOS软件基于一种算法,将一个已知的或者预测的全长基因序列记为“有”或者“无”,这种算法考虑横跨基因序列三个优选区段的探针强度谱,结果能通过去卷积成每个探针对强度。在每一个已知基因序列内每一探针组的强度值是相对高保真序列识别,这种识别是相对独立的,不论25-mer转录序列已经分成不同的作为结果的mRNA。一个针对全长基因产物的cDNA探针完全不能有这样的辨别能力,70-mer探针点阵应该表现出序列确定的中等水平,但需要更严谨的杂交。此外,由70-mer长寡核苷确定转录序列的错误率将是中等到高等。
减少亚序列容量
与本发明中描述的减少用于分类的必须全序列基因的数量的方式类似,在全长基因序列内用于分类的亚序列的数量也可以进行筛选,不考虑是否Affymetrix GCOS软件鉴定的全长“基因”是“有”还是“无”。在这种方式下,分类问题将减少至一套确定的25-mer,通过实验验证丰度有变化的亚序列,而不是将含有可能确实存在,或者可能不一定确实存在或者丰度有变化的全长基因序列。
替代检测设计
Affymetrix GeneChip
Figure A20058004583900751
平台为研究,也可能为允许一天或者更多天出结果的前提下的临床诊断(如肿瘤预测)提供了发现全基因组表达变化的优秀形式。但是,很多用途,包括感染诊断,将更具时间依从性。最理想情况下,这些检测需要在几小时内完成。
在几个很好的实施方案中,从全基因组GeneChip
Figure A20058004583900752
实验收集得到的信息将产生一组大大简化的标记,这些标记能以一种在速度和简洁两方面都具有优势的替代形式用于快速检测。在一个很好的实施方案中,一套简化的基因表达标记能不需总RNA分离,通过反转录PCR(RT/PCR)进行分析。这样的例子能在Ambion(Austin,TX)“Cells-to-SignalTM”试剂盒中找到,这允许直接从经过与试剂5分钟混合后的细胞裂解物中直接进行RT/PCR扩增,绕过了mRNA分离步骤。这种技术适用于全血裂解物或者通过任何其它方法从全血中分离的特定细胞的裂解物,分离方法包括离心,荧光活化细胞分拣(FACS),或者其它流式技术,如使用AgilentBioanalyzer 2100或者类似的仪器。
从上述方法制备的cDNA产品,小量的可以直接通过实时PCR技术(如TaqMan,或者Fluorescence Energy Transfer(FRET)技术,分子灯塔等。),或者大量的用一个系统中比全基因组AffymetrixGeneChip少得多的探针容量的DNA微矩阵检测,这样可以更加快速和简洁(57)。用于此目的的微矩阵应从前面描述的概述中选择(58)。
在一个极佳的实施方案中,用于上述检测实验的血液体积可以相对缩减至符合本发明描述的实验要求的量。
目前有两种小量等份技术面世。两种技术都能将ng级RNA扩增至微克级。其中之一来自Affymetrix,支持它的是双循环扩增程序。这一程序基本上加倍了体外转录步骤以获得更多的cDNA产品。当然,这也会显著增加工作量和时间。另外一个能在较短时间内扩增ng级RNA的程序来自OvationTM。虽然这个技术还没有在Affymetrix系统下广泛测试,但是它富有希望并且引起本发明人的注意。通过这一技术仅仅需要几滴血液,即可用于分离ng级RNA。其它用于收集血样和加强RNA稳定性的方法也在建立中。一种可能是用RNAstat稳定血液以便于存储和运输,接下来在需要时分离RNA。
另外,从全基因组GeneChip
Figure A20058004583900761
试验中获得的信息,可用于用探针检测由GeneChip
Figure A20058004583900762
全基因组检测到的转录标记编码产生的多肽分析。这些多肽应该能在血液中或者细胞裂解物中通过含有抗体(59)而不是DNA探针或者通过测量相对蛋白丰度的质谱方法检测出来。
作为全部商业模式的一部分
然而,这是流行病爆发监控计划和本发明的中心假设,本发明是在临床环境下仅有的经济合算、广泛而现实的开展一个平行病原体监控分析的方法,与他们自己的对普通病原体的进行例行诊临床断的有效的方法平行进行。即,不同于普通病原体有偿诊断分析的是,针对生物武器监控的无偿分析将只能承担一个临床操作并且将不能被广泛采用。因为它不可能一直可以通过病原体基因组标记(如用PCR或微矩阵)来鉴定感染的特定原因,人们关键需要从宿主获得另外的能够说明疾病病因学特征的“生物标记”,以指导临床医生对感染做出恰当的处置。基因表达监控被认为是一种潜在的革命性的技术,它能提供数百个,如果不是数千个,的“生物标记”。然而,为了将基因表达为基础的生物防御检测超越科学研究而进入临床诊断领域,必须实施一些有意义的研究去阐明该原则是可以用于例行临床诊断的。因此,建立(正常)人类基因表达水平基线的数据库和了解病原体感染的多种水平和状态引起的混乱特性是至关重要的。
本发明以上的描述提供了制造和使用本发明的方式和过程,本领域的技术人员能同样的制造和使用本发明,本发明为附加的权利要求的主题特别提供了实施方案。
同以上所用的,短语“小组选择包括”,“选择于”和类似的包括特异材料的混合物。
本发明此处陈述的数值极限或者数值范围,包括终末点。如同明确写出的一样,所有数值极限和数值范围内的值和亚范围也特别包含其中。
以上的描述是使本领域技术人员来操作和使用本发明,并提供了本发明特殊用途及其需求的内容。本发明的优选的实施方案中所做的各种修改对于本领域技术熟练人员而言是易于理解的,此处明确的非专利的原理在不与本发明的精神和目的分离情况下可以用于其它实施方案和应用领域。因此,本发明无意仅仅限于所示的实施方案,而是此处显示的原理及特性与最为广泛的目的一致。
至此已对本发明做了大体的描述,可以通过参考特定的实施方案对本发明做进一步的理解,除非有特别的说明,此处提供的实施方案仅仅是为了说明,而无意限于此实施方案。
实施例
综述
知情并同意的基础军事新兵慷慨的捐赠血液和/或鼻腔清洗物。血液收集和RNA分离用Paxgene血液RNA系统(PreAnslytiX)来完成,它由一个血液收集的真空管(PAX管)和一个全血总RNA分离处理试剂盒(PAX试剂盒)组成(35)。分离的RNA被扩增、标记并在Affymetrix的HG-U133A(A)和HG-U133B(B)基因芯片上被检测。Affymetrix基因芯片平台检测非常有意义的一亚系列转录组。在设计中,它体现为用于检测扩增于RNA群中并被标记的cRNA的一个按照影印石板术制造的DNA寡核苷酸微矩阵。鼻腔清洗物被等分后送去通过培养和实时PCR来鉴定腺病毒感染。
实施例1:样品收集
得克萨斯州圣安东尼市的拉克兰空军基地(LAFB)是美国空军所有应征新兵进行基础军事训练的地方。50,000以上的基础军事新兵(BMTs)在分配职务前进行一个6周的训练过程。这些BMTs按50-60个人一个飞行群在一个封闭的住处吃、睡和训练。每个飞行组配对一个兄弟或姐妹飞行组,由于预定的活动在相同的地点,相互的接触增加,多个飞行组组成飞行中队,住在同一个宿舍楼,将单个飞行组再细分到各个寝室。
来到LAFB的BMTs被告知并同意参与这个研究。在训练的1-3天,每个BMT抽取约15ml的血液于共5个Paxgene管,经标准步骤建立基线基因表达谱。训练期间呈现温度为100.5或更高的和呼吸症状的BMTs同意提供鼻腔清洗物和Paxgene血液抽取。所有的Paxgene管在室温下保持2小时,再-20℃冻存,7天内干冰运送到海军研究实验室(NPL)处理。鼻腔清洗物按标准方案实施,使用5 cc生理盐水洗鼻咽,并收集洗脱物于一个无菌容器内。鼻腔清洗洗脱物在被分装和-20℃保存前4℃可保存1-24小时,7天内运到NRL进行处理。
在起始送样,生病期间送样和在随后情况时,所有的BMTs都要完成一个标准格式的调查表。针对BMTs的问题包括:疫苗免疫史,敏感症,最后吃饭的时间,最后运动的时间,最后受伤的时间,吃药的时间,吸烟史,观察到的主要症状和最后一次月经(如果可以的话)。询问和监控的观察到的主要症状包括:喉咙痛,窦充血,咳嗽(有痰的和没痰的),发热,打寒战,反胃,呕吐,腹泻,不舒服,身体痛,流鼻涕,头痛,疼痛并深长的呼吸和皮疹。所有的数据用个人识别号以电子格式形式储存。
本发明寻求鉴定建立于基础军事新兵(BMT)群在自然暴露于呼吸道病原体时和随即6周的训练时期疾病时的基因表达模式。在训练期间,超过50%的BMTs经历了上呼吸道感染(URI)其中40%有发热和URI症状。约60-80%的发热呼吸道疾病是由于4型腺病毒。其它能引起明显少量疾病的病原体包括化脓性链球菌,肺炎衣原体,肺炎支原体和百日咳杆菌。
在6周的训练程序中,BMTs维持固定的时间表并保持亲密的关系;由于病原体接触和/或感染没有复杂的外界/环境因素的影响,BMT群提供一个独特的机会来评估基因表达谱。
在EOS计划的前18个月内,一个拉克兰和空军外科医生机构评审委员会(IRB)同意的草案被执行。这个草案继续得到拉克兰第37届培训中校和少校的支持。本发明者完成了一个试验模型来比较四类BMTs的全血表达谱。
1.健康(基线),
2.腺病毒4(Ad4+)感染引起的发热呼吸道疾病(FRI),
3.非腺病毒(Ad4-)感染引起的FRI,和
4.FRI Ad4+后(个体从腺病毒感染中恢复,如以上的#2)
0周开始训练并在前4周没有呼吸道症状的个人被定义为健康。当BMTs被送到健康诊所和药房时,患FRI的个体由最初提供者和实习护士鉴别。所有的BMTs被允许和抽取血液来鉴定基因表达谱。所有生病的BMTs都完成一个标准化的调查表来鉴定当前症状的类型和症状的发生时间和周期。身体检查和全血计数被记录下来。BMTs在说明FRI的起始时间后14-21天进行并行的抽血和清洗鼻腔再通过快速免疫/PCR/培养来鉴定患腺病毒疾病。对鼻腔清洗物进行PCR检测腺病毒,培养检测呼吸道病毒。100个BMTs,包括30个健康的BMTs参与了研究项目。使用AffymetrixU133A/B芯片套,包含33,000已知基因和开放阅读框(ORFs)全血基因表达谱用于PAXgene血液RNA样品的检测。76个BMTs的数据是有效的,细分为健康(n=38),无腺病毒感染发热的(n=14),培养鉴定腺病毒感染发热的(n=24)和从腺病毒相关发热疾病中恢复的(n=26)。对两组间90%较低置信度的表达水平差异大于和等于1.5倍变化的基因的起始研究表明:在健康和发热间有913个基因有差异,中值错误发现率(FDR)为0.1%;健康和发热间有203个基因有差异,FDR为2.0%。正在进行的人员征募补充有腺病毒快速筛选分析,增加对FRI Ad4-BMTs的招收增加并使FRI Ad4+和Ad4-群体间能进行统计学分析。
实施例2:样品制备
材料和方法
PAX管血液收集根据制造商的说明(60)从志愿者身上收集血液到PAX管中。图1描述了实验过程,从一个人身上收集12个PAX管。然后,6个每组将管分为两组用于两个条件。然而,为获得足够的可进一步处理的RNA必须合并两管中获得的RNA。这使得致每个条件下三次重复。
总RNA分离样品收集后,室温温育PAX管2或9小时,然后立即进行总RNA分离或-20℃冻存6天后再进一步处理。我们遵循PAX试剂盒手册(33)分离总RNA,但优化以帮助蛋白酶K处理后沉淀的形成。沉淀松散是有问题的。为了形成紧固的沉淀,我们每个样品蛋白酶K从40μl增加到80μl(>600mAU/ml),55℃温育时间从10分钟增加到30分钟。离心样品后,如果坚固的沉淀还没有形成,我们再重新混合样品,在55℃再温育5分钟后再离心。没有实施PAX试剂盒手册中提到的可选步骤柱上DNase消化。因此在这点上的OD检测由于DNA污染无法给出准确的定量;然而,260/280的比值可指示其他污染。为使吸收值大于0.1,80μl洗脱RNA需用约4μl来检测。所有的测试样用10mM Tris-ClpH7.5稀释后进行OD测定。
溶液内DNase消化随后,用DNA-freeTM试剂盒(Ambion)进行溶液内DNase处理。简单说,对每个用80μl BR5缓冲液洗脱的样品,我们加入7μl10×DNase I缓冲液和1μl DNase,混合后37℃温育20 min。然后,加入7μl的DNase失活剂,室温温育2分钟,离心沉淀失活剂中的小珠。在不破坏沉淀的情况下吸出上清液中的被处理RNA。每个RNA样品的测试样在生物分析仪上移动以进行定量和QC检测。
Poly A RNA分离DNase处理后,合并两份样品,用OligotexTMmRNA试剂盒(Qiagen)分离mRNA。mRNA用总共100μl OEB缓冲液洗脱。
样品浓缩然后,样品经乙醇沉淀浓缩。每100μl样品,我们加入1μl糖原(5mg/ml)(Ambion),15μl 5M乙酸铵和200μl-20℃冻存的100%乙醇。-20℃温育过夜反应。第二天,样品在4℃下13,791g离心30分钟。沉淀用-20℃预冷的80%乙醇清洗两次;再用12μl无核酶的水(Ambion)重悬。
cRNA的产生所有的后续步骤按GeneChip
Figure A20058004583900821
表达分析手册所描述的进行(6)。每种样品取10μl用于cDNA第一链的合成。10μl纯化的双链cDNA用于生物素标记的cRNA的合成。切碎片段,杂交和检测都按手册描述的实施(6)。
生物分析仪检测DNase处理前和处理后总RNA,纯化的双链cDNA,1∶10稀释的纯化的cRNA和片段切碎的cRNA各取1μl按RNA 6000 Nano试验(Agilent Technologies)描述的方案(61)在生物反应仪上移动。生物分析仪的使用类似于凝胶电泳,不同之处为凝胶基质和样品流过一个滤筒的微流量管道,这样有助于小量样品的使用和自动定量。
gapdh基因的实时PCR gapdhDNA的每个实时PCR反应都包括:12.5μl 2×SYBR绿色PCR主要混合物(Applied Biosystem),0.5μl的5’GTGAAGGTCGGAGTCAACGG正向引物(10μM),0.5μl的5’GCCAGTGGACTCCACGACGTA反向引物(10μM),10.5μl的水和1μl总RNA或cDNA样品模板。,反应在iCycler(Biorad)上完成,循环设置为95℃3min;95℃30秒,58℃30秒和72℃30秒共40个循环。随后解链曲线分析和/或4℃放置,反应完成后也通过凝胶电泳进行分析。
反转录为了评估方案建立期间RNA的质量,cDNA的合成用针对RT-PCR试剂盒(Invitrogen Life Technologies)的SuperScriptTM第一链合成系统进行。
统计学分析用Statview(SAS学院)软件来实行非参数秩和检验来鉴定OD260/280比值,260nm吸收值测定浓度,荧光谱整合测定浓度,极限循环得到的污染DNA的相对量,核糖体28S/18S峰比值获得的RNA质量,双链cDNA的产量,纯化cRNA的产量和纯化的cRNA的260/280比值之间的统计学显著差异,小于或等于0.05的P值被认为是有统计学意义的。
Affymetrix微矩阵5.0(MAS5.0)(62)可用于产生QC指标:包括指示像素密度变化的干扰(RawQ);平均背景;指示芯片间密度变化的比例因子;指示检测基因数目的当前调用百分比;和指示RNA降解的gapdh 3’/5’信号和actin 3’/5’信号。dataplot软件(63)被用于评估QC指标的自主相关性。用Statview软件来制作单个线表,并将质量控制极限设定在中间值的±3标准偏差内。
包含每个探针密度值的MAS 5.0 CEL文件和当前调用基因表达被导入dChip(64,65)来进一步的分析。在dChip内分别进行HG-U133A和HG-U133B芯片分析。dChip用多个芯片上探针的密度值来计算检测转录丰度的表达指标。表达指数类似于MAS 5.0输出的信号统计量。用dChip进行多极聚类和倍性变化鉴定,并且输出表达指数到JMP IN(SAS机构)来进行变量分析。
结果
采用来自PAX管的RNA以与GeneChip
Figure A20058004583900841
系统共同使用来自PAX管的RNA按PAX试剂盒提供的方案进行分离。光谱测定产量为4.8μg;260/280比值为2.01;浓度为0.06μg/μl。这对GeneChip
Figure A20058004583900842
方案中描述对起始总RNA量为5μg,浓度为0.5μg/μl是不充足的(6)。因此合并两个PAX管中分离的RNA,再经乙醇沉淀后重悬于15μl BR5缓冲液中。其结果为产量为10.4μg,260/280比值为2.07,浓度为0.7μg/μl,这就满足量GeneChip
Figure A20058004583900843
方案所推荐的量。
PAX试剂盒中描述了可选的DNase柱上消化的实施步骤。然而,为了保证质量,可通过gapdh基因的实时PCR估定纯化RNA中存在的DNA。PCR能够检测到gapdh DNA到存在(图2A),表明DNase柱上消化不足以消除DNA到PCR无法检测到水平。因此在RNA溶液中用DNase处理。此后,gapdh DNA不能被实时PCR检测(图2B),表明大部分DNA被消化。然而,RNA的完整性在溶液内DNase处理期间可能被损失;因此实施溶液内DNase处理样品反转录后的gapdh实时PCR。反转录PCR检测到gapdh基因(图2C)表明RNA仍然是很好到质量。
基于以前用PAX管中血液分离的总RNA和mRNA检测到基因数目试验的比较,我们使用Oligotex纯化的mRNA。HG-U133A芯片上意义为检测基因数目的当前调用结果是总RNA 33%,mRNA 41%。Oligotex分离的mRNA与离子对反向高效液相层析仪(IP RP HPLC)分离的mRNA间也进行了比较(66)。当前调用结果为IP RP HPLC为17%和19%,Oligotex mRNA为35%和40%。因此Oligotex分离的mRNA显示了最高的当前调用百分比,将该步骤包含入本方案。
PAXgene血液RNA系统和GeneChip
Figure A20058004583900851
平台的人血样品的基因表达谱的使用方案包括每个供体至少两个PAX管,总RNA分离不用DNase柱上消化而用DNase溶液内消化,mRNA分离,浓缩沉淀,再接着是GeneChip的标准方案。
对条件E和O对QC检测比较我们比较了室温下最短温育2小时(图1,条件E)和室温下温育9小时再-20℃保存6天(图1,条件O)的PAX管收集血液样品分离的RNA。
为了比较两个条件下总RNA的纯度和收率,我们对RNA样品进行了光谱测定分析。两种处理260/280比值没有差异(表1,第一行)表明样品间RNA的纯度相同。DNase处理前的产量是条件E比条件O高1μg(表1,第二行),然而样品中不同的DNA污染可能会迷惑这个检测。因此溶液内DNase处理后我们用生物分析仪定量RNA(图3B)。令人吃惊对是,条件O下的产量比条件E下的高0.9μg(表1,第三行)。这意味着E比O有更多的DNA污染。因此我们通过gapdh基因的实时PCR检测两种处理DNA污染的相对量。E的极限交叉循环比O的更低(表1,第四行)表明E中有更多的DNA。这些观察表明E比O有更多的DNA污染,但O比E RNA产量高。
表1-条件E对O下PAX管分离总RNA的纯度,产量和稳定性相关的质量指标的比较。每个格内显示的每个平均值±SEM值为6次重复计算所得。
Figure A20058004583900861
各种样品的RNA在生物分析仪上产生不同的谱,我们也愿意将这些谱用于QC。因此,我们重叠样品的RNA谱以估计样品间的变化和RNA质量(图3)。在DNase处理前,条件E下的荧光谱平均高于条件O下的样品(图3A)。溶液DNase处理后,荧光谱全面降低并且两个条件相反(图3B)。有趣的是,比较DNase处理前和处理后的谱表明DNA倾向于显示在两个核糖体峰之间,在较晚的时间形成一个隆起(图3A&C)。这些观察确证了光谱测定和实时PCR鉴定的产量和DNA污染结果。用生物分析仪的自主峰检测和计算软件,28S比16S核糖体峰的比例平均在1.6之间(表1,第五行)。然而,手工调整表明28S/16S比值平均在2之间。条件E和O下28S/16S的比值没有差异。两种处理的荧光谱形状也相似(图3B)。这些结果表明两个条件下的RNA群具有类似的高质量。
既然两种条件下RNA具有类似的质量,我们继续制作片段化的标记cRNA的步骤。我们用生物分析仪监控双链cDNA的合成(图4A),cRNA纯化(图4B),和cRNA片段化(图4C)。图4中的特征谱是预示的成功反应。双链cDNA的产量是条件E比条件O高0.09μg(表2,第一行),而两个条件下约30μg的纯化cRNA的产量没有可检测到的差异(表2,第二行)。两组的260/280比值相近(表2,第三行)。
表2-条件E比O下PAX管分离mRNA获得的双链cDNA和cRNA的产量和纯度相关的质量指数的比较。每个格中显示的每个平均值±SEM为3次重复计算所得。
Figure A20058004583900871
既然QC指标表示样品制备是成功的,我们将样品与人HG-U133A芯片进行杂交,然后用已在-80℃保存的相同杂交组合在HG-U133B芯片上杂交。杂交,清洗,检测和扫描都按GeneChip手册(6)扫描的操作。
此后,随同其它在我们实验室处理的样品一起分析QC指标(图5)。为了鉴定指标是否随时间而随机变动,图5中的每个QC指标都作出lag-和自主相关性点图(未显示)(67)。点间没有明显的模式表明指标是一个规定组合中随机抽取的,因而使控制极限设置为中间值±3的标准偏差。所有的检测都在控制极限内。平均背景以70左右为中心,典型范围在20-100内(68)。重要的是,HG-U133A芯片的当前百分比中心为39%,而HG-U133B芯片为25%。最后,gapdh和actin基因的3’到5’的信号比的中心约1.2,表明RNA质量很好并且cRNA合成是有效的。比较条件E和O下样品的QC指标表明没有明显的差异。这些QC结果表明我们在处理步骤的可靠性上有很强的信心。
基因表达谱分析为了鉴定处理条件、微矩阵芯片和不同的基因对转录丰度检测上的变化的影响,我们对HG-U133A芯片上dChip来源的基因表达指数的变化实行了一个三向分析。6个芯片的表达指数分位-正常点指示表达指数是非正常发布的。因此,从22,577个基因中随机取样100个基因,并且为了除去0,它们的表达指数通过每个值加“1”来转化,紧接着通过Box-Cox转化方式带来接近正常状态的分配值。随后,转化数据可适用于以下模型:
Yijk=M+Ci+Pj+Gk+Eijk
此处,Y代表转化的表达指数,M代表总平均,C代表两个条件(i=1,2),G代表100个取样基因(k=1,2,3...100),和E代表残留误差。P有三个水平(j=1,2,3)并且包含由于血液抽取顺序,处理顺序和/或芯片间引起的差异。例如P水平j=1包含每个条件下一个芯片的表达指数,和这些两类芯片检测的靶标是首先抽取(抽取顺序为1,3为条件E,2,4为条件O,图1)和集中处理的PAX管样品。模型适合后,残留对预测图显示没有相关性,并且残留是正常分布的(Shapiro-Wilk W检测,P=0.24)。鉴定的相关系数(R2)为0.993。这些结果表明模型可充分用于解释大多数数据变化。变化结果分析见表3。
表3-三向ANOVA结果
Figure A20058004583900891
“平方和”柱显示“来源”柱所列因素解释的变化的放大,而“总变化的百分比”柱将平方和转换为百分比。F比值(因素的平均方差/剩余的平均方差)可用于测试因素解释的变化是否统计学上大于剩余的变化;小于0.05的P值显示统计学意义。这些结果指出所有三个因素:C,P和G可显著的解释来总变化的一部分。然而,基因(G)因素解释大部分变化(99%),而处理条件对基因表达水平差异的影响最小(0.09%)。由于100个分析基因是随机选择对,这些结果可概括芯片上对所有基因。
我们实施聚类分析来鉴定相对于其它我们实验室处理的PAX-管来源样品的两个条件的样品间基因表达水平的相关性。通过用平均连锁法的分层聚类对样品进行聚类,没有基因被滤掉,也没有基因或样品标准。样品间的距离是1-r,r为个人线性相关系数。这个距离检测全部表达谱的定量差异点。所得具样品的描述性本体论的进化树图显示于图6。条件E和O下的样品聚类在一起,与其它因素如操作者和个人供体不同的样品分开,并且他们在HG-U133B芯片上隔离为基因的E和O条件。这个结果进一步支持变化分析,因为不同的条件不导致基因谱的大变化。
为了定量倍性变化在两个条件间的的差异,我们比较来两个条件间所有基因的倍性变化。从非过滤基因系列(MAS 5.0当前调用的HG-U133芯片的约22,600基因,加HG-U133A的7,600基因和HG-U133B的5,600基因)中,我们用倍性变化估计较低限范围90%信誉度过滤出倍性变化大于1.3的基因。这得出HG-U133A芯片上的5条基因和HG-U133B芯片上的22条基因(图4)。当较低限范围设定为1.5时,HG-U133A芯片上只保留一条基因,而HG-U133B芯片上没有。这些结果指示两个条件的差异是由于那些表达谱差异不高于90%低极限范围1.5倍的基因造成的。
表4-条件E和O下较低极限范围90%信誉度显示大于1.3倍变化的基因列表
Figure A20058004583900911
Figure A20058004583900921
1条件E下表达指数平均数(n=3)
2条件O下表达指数平均数(n=3)
在两个条件的比较中,HG-U133B芯片上显现变化的基因多于HG-U133A芯片上的,即使HG-U133A芯片上检测到更多的基因。在HG-U133B芯片上改变的基因也大多数在条件O下表达下降。
我们的结果暗示了关于多中心研究的样品处理的一些推荐。因为条件间有差异,但这些差异都表现出很好的组内可靠性,人们应优选一种方法来减少可变性。在这个例子中,条件O看起来比E更有优势,因为它为人们必须处理或冻存样品前提供了时间,并且可以在冻存时进行运输。如果人们需要各条件间弹性范围的处理方法,那么这也是可能的,只要随后的分析中有提高的统计学严格度,比如只通过那些大于90%较低极限1.5倍变化的基因。
实施例3:GXP程序“Quad30”试验
材料和方法
从鼻腔清洗物中培养腺病毒所有的样品都培养腺病毒,副流感病毒1,2和3,流感病毒A和B和RSV。标准的细胞类型,包括猕猴肾细胞-PMK或猕猴肾细胞-CYN是除A549细胞外最常用的细胞。使用标准的培养物和含荧光直接标记抗体的半定量试验。所有的呼吸道培养物被维持10-14天,直到认为是阴性。
荧光实时PCR从鼻腔清洗物中检测血清型4腺病毒用MasterPureTMDNA纯化试剂盒(Epicentre Technologies,Madison,WI)从100μl鼻腔清洗物中提取DNA并重悬于10μl无核酶的水(Ambion Inc.Austin,TX)中。用两个不同的荧光实时PCR来检测血清型4腺病毒的六邻体和纤维蛋白基因。对六邻体基因的的特异PCR,每个反应总体积为15μl,包括20mM Tris-HCl(pH8.4),50mM KCl,4mM MgCl2,200μM dNTPs(Invitrogen LifeTechonolgies,Cartsbad,CA),200nM引物,100μM taqMan探针(Integrated DNA technologies,Inc.Coralville,IA),0.6U的Platinum Taq DNA聚合酶(Invitrogen Life Techonolgies,Cartsbad,CA)和0.6μl鼻腔清洗物纯化的DNA。腺病毒4特异的六邻体引物序列为:5’-GTTGCTAACTACGATCCAGATATTG-3’(前向引物;SEQ ID NO:1)和5’-CCTGGTAAGTGTCTGTCAATCC-3’(反向引物;SEQ ID NO:2).腺病毒4特异探针序列是5’-FAM-CAGTATGTGGAATCAGGCGGTGGACAGC-TAMRA-3’(SEQ ID NO:3),FAM是荧光报告剂,TAMRA是荧光抑制剂。反应条件是94℃3分钟变性,再35个两步循环包括急升95℃和60℃20秒。对纤维蛋白特异PCR,每个反应也为15μl总体积包括1.5μl FastStart DNA Master SYBR Green I(Roche Applied Science,Indianapolis,IN),3mM MgCl2,200nM引物,和0.6μl鼻腔清洗物纯化的DNA。腺病毒4特异纤维蛋白引物序列为:5’-TCCCTACGATGCAGACAACG-3’(前向引物;SEQ ID NO:4)和5’-AGTGCCATCTATGCTATCTCC-3’(反向引物;SEQ IDNO:5)。反应条件是94℃变性10分钟,再40个两步循环包括急升到95℃和60℃20秒。两个反应都在RAPID LightCyclerTM(IdahoTechnology Inc.Salt Lake City,Utah)下运行。
血液中总RNA分离冻存的PAX管室温下溶化2小时后按PAX试剂盒手册(60)描述的方法抽提总RNA,单为了有助于紧密的沉淀形成将每个样品的蛋白酶K的体积从40μl提高到80μl(>600mAU/ml),并将55℃温育时间从10分钟提高到30分钟,离心时间到30分钟或更长。没有实施可选的柱上DNase消化。纯化的总RNA存放于-80℃。
靶向物制备为了从纯化的RNA样品中更完全的去除DNA,抽提收集于特定日期的相同供体的多个PAX管血液中RNA,然后用DNA-freeTM试剂盒(Ambion)进行溶液内DNase处理。然而,为了更好的去除DNase失活磁珠,反应完成物用离心柱(Qiagen,Cat#79523)进行离心,而不是在不破坏磁珠沉淀的情况下吸取上清液。随后,每个DNase处理后的总RNA样品取1μl用RNA 6000Nano Assay(Agilent Technologies)在分析仪上跑样来估计RNA的质量和定量。下一步,大多数样品取5μgRNA乙醇沉淀浓缩。每100μl RNA样品,我们加入1μl糖原(5mg/ml)(Ambion),15μl 5M乙酸铵和200μl-20℃预冷的100%乙醇。反应物-20℃温育过夜。第二天,样品4℃,13,791g离心30分钟。沉淀用-20℃预冷的80%酒精清洗两次;空气干燥后重悬于10或12μl无核酶水(Ambion)中。所有连续的步骤都按GeneChip
Figure A20058004583900951
表达分析技术手册(6)描述的进行。
综合数据数据能被分为两个主要种类:1)元数据,非基因表达检测的所有样品处理相关信息和2)基因表达数据。元数据包括几个亚类:临床,实验室处理和微矩阵结果的质量指标。
临床数据捕获问卷表描述的病人信息,全血计数(CBC)和关于PAX管收集血液样品处理的信息。
实验室数据包括关于血液样品处理的信息。对从PAX管收集血液到总RNA提取的每个步骤,捕获如处理日期,数据批号和操作者等方面的信息。随后DNase处理的RNA样品的生物分析仪检测获得电泳图谱形式和最好是按元数据形式处理的不同时间荧光强度的数据结果。电泳图谱通过Biosizing(Agilent Technologies)软件分析来输出28S对18S密度比值和RNA产量,并通过Degradometer 1.1(51)软件来合并,测量和计算例如降解因素和凋亡因素的质量指标。对生物分析仪分析到杂交的步骤,需记录如cRNA产量和处理批次之类的变量。
微矩阵的质量指标得出的数据是扫描芯片相关的信息。这包括例如芯片批号和储存为DAT文件的扫描图像的日期方面的内容。也包括归纳芯片靶向物质量的基因芯片操作软件1.1(GCOS1.1)(Affymetrix)产生报告文件方面的内容。
用微软Access和Excel工作表进行临床和试验室处理数据的手工记录。Degradometer 1.1输出到Excel工作表中。用称为ReportToMatrix(下文中提供的脚本)的内部脚本重新制定和整理报告文件到Excel数据库中。将G COS 1.1的元数据输入到Access中。
报告到库脚本:
Sub Macrol()
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′ If FileNum=0 Then
′    MatrixHeaders
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For Each Cell In Range(″Processing!A1:A100″)
  Select Case UCase(Replace(Cell.Value,″AFFX-″,″″,1,1))
    Case″REPORT TYPE″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″DATE″
      FillMatrix filenum,Cell,″C:D″,″Concat+:″
    Case″FILENAME″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″PROBE ARRAY TYPE″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″ALGORITHM″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″PROBE PAIR THR″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″CONTROLS″
      FillMatrix filenum,Cell,″B″
    Case″CONTROLS:″
          FillMatrix filenum,Cell,″C″
        Case″ALPHA1″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″ALPHA2″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″TAU″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″NOISE(RAWQ)″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″SCALE FACTOR (SF)″,″SCALEFACTOR(SF)″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″TGT VALUE″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case   ″NORM       FACTOR      (NF)″,    ″NORMFACTOR(NF)″
          FillMatrix filenum,Cell,″B″
        Case″BACKGROUND″
  FillMatrix filenum,Cell,″B:C″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″D:E″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″F:G″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″H:I″,″Row+1,Concat,1″
Case″NOISE″
  FillMatrix filenum,Cell,″B:C″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″D:E″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″F:G″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″H:I″,″Row+1,Concat,1″
Case″CORNER+″
  FillMatrix filenum,Cell,″B:C″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″D:E″,″Row+1,Concat,1″
Case″CORNER-″
  FillMatrix filenum,Cell,″B:C″,″Row+1,Concat,1″
  FillMatrix filenum,Cell,″D:E″,″Row+1,Concat,1″
       Case″CENTRAL-″
         FillMatrix filenum,Cell,″B:C″,″Row+1,Concat,1″
         FillMatrix filenum,Cell,″D:E″,″Row+1,Concat,1″
       Case″TOTAL PROBE SETS″
         FillMatrix filenum,Cell,″B″
       Case″NUMBER PRESENT″
         FillMatrix filenum,Cell,″B″,″(#)″
         FillMatrix filenum,Cell,″C″,″(%)″
       Case″NUMBER AB SENT″
         FillMatrix filenum,Cell,″B″,″(#)″
         FillMatrix filenum,Cell,″C″,″(%)″
       Case″NUMBER MARGINAL″
         FillMatrix filenum,Cell,″B″,″(#)″
         FillMatrix filenum,Cell,″C″,″(%)″
       Case   ″AVERAGE     SIGNAL       (P)″,  ″AVERAGESIGNAL(P)″
         FillMatrix filenum,Cell,″B″
          Case  ″AVERAGE  SIGNAL  (A)″,  ″AVERAGESIGNAL(A)″
             FillMatrix filenum,Cell,″B″
          Case  ″AVERAGE  SIGNAL  (M)″,  ″AVERAGESIGNAL(M)″
             FillMatrix filenum,Cell,″B″
          Case  ″AVERAGE  SIGNAL(ALL)″,  ″AVERAGESIGNAL(ALL)″
             FillMatrix filenum,Cell,″B″
          Case″HUMISGF3A/M97935″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″HUMRGE/M10098″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″HUMGAPDH/M33197″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″HSAC07/X00351″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
        Case″M27830″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
           Case″BIOB″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″BIOC″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″BIOD″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″BIODN″′Old Format Only
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″CRE″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″CREX″′Old Format Only
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″DAP″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″DAPX″′Old Format Only
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
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         Case″LYSX″′Old Format Only
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″LYS″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″PHEX″′Old Format Only
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
          Case″PHE″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″THRX″′Old Format Only
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″THR″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″TRPNX″′Old Format Only
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             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″TRP″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-EC-BIOB″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-EC-BIOC″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-EC-BIOD″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-P1-CRE″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-BS-DAP″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-BS-LYS″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-BS-PHE″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    fienum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case″R2-BS-THR″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″B″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″C″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″D″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″E″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″F″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″G″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″H″,″ColumnHeader,Probe Set″
             FillMatrix    filenum,    Cell,    ″I″,″ColumnHeader,Probe Set″
         Case Else
           ′do nothing
      End Select
  Next
 If filenum=0 Then
     filenum=3
 Else
     filenum=filenum+1
 End If
    MyFile=Dir
  Loop
End Sub
Private Sub FillMatrix(ByVal LineNum As Long,ByVal Cell AsObject,ByVal ColRange As String,Optional ByVal OutType AsVariant)
    Dim DataElement As String
    ′Process Header Information
    If IsMissing(OutType)Then
       OutType=vbNullString
    End If
    If Right(Cell.Value,1)=″X″Then
       DataElement=Mid(Cell.Value,1,Len(Cell.Value)-1)
Else
   DataElement=Cell.Value
End If
DataElement=Replace(DataElement,″(″,″(″,1,1)
DataElement=Replace(DataElement,″AFFX-″,″″,1,1)
Select Case DataElement
   Case″BIODN″
     DataElement=″BIOD″
   Case″TRPN″
     DataElement=″TRP″
   Case Else
    ′Do Nothing
End Select
If Len(ColRange)=1 And Lefy(OutType,13)<>″ColumnHeader,″Then′Simple ID/Value Combination
ColHdr=DataElement & OutType′Replace(Cell.Value,″AFFX-″,″″,1,1)& OutType
  Else
     If OutType=″Concat+:″Then
        ColHdr=DataElement′Replace(Cell.Value,″AFFX-″,″″,1,  1)
     End If
     If OutType=″Row+1,Concat,1″Then
        ColHdr=DataElement &″(″& Range(″Processing!″&Lefy(ColRange,1)& Cell.Row+1).Value &″)″
     End If
If Left(OutType,13)=″ColumnHeader,″Then
   searchCH=Cell.Row-1
Do    While    Range(ColumnLetter(Cell.Column)    &searchCH).Value<>Mid(OutType,14)And searchCH<>0
         searchCH=searchCH-1
      Loop
      If searchCH<>0 Then
         ColHdr=DataElement &″″& Range(ColRange &searchCH).Value
      Else
         ColHdr=DataElement
      End If
    End If
  End If
  IfLineNum=0 Then
    For Each chk In Range(″DataMatrix!A1:IU1″)
      If Len(chk.Value)=0 Then
         chk.Value=ColHdr
         colletter=ColumnLetter(chk.Column)
         Exit For
       End If
     Next
     LineNum=2
 Else
For Each chk In Range(″DataMatrix!A1:IU1″)
 If chk.Value=ColHdr Then
    colletter=ColumnLetter(chk.Column)
    Exit For
 End IfNextIf Len(colletter)=0 Then
For Each chk In Range(″DataMatrix!A1:IU1″)
  If Len(chk.Value)=0 Then
   chk.Value=ColHdr
   colletter=ColumnLetter(chk.Column)
   Exit For
  End If
NextEnd IfEnd If
    If Len(ColRange)=1 Then
      Range(″DataMatrix!″& colletter & LineNum).Value=Range(″Processing!″& ColRange & Cell.Row).Value
  Else
    If OutType=″Concat+:″Then
       Range(″DataMatrix!″& colletter & LineNum).Value=Range(″Processing!″& Left(ColRange,1)& Cell.Row).Value &″:″& Range(″Processing!″& Right(ColRange,1)& Cell.Row).Value
   End If
   If OutType=″Row+1,Concat,1″Then
      Range(″DataMatrix!″& coll etter & LineNum).Value=Range(″Processing!″& Right(ColRange,1)& Cell.Row+1).Value
     End If
   End If
End Sub
Private Function ColumnLetter(ByVal vlngNum As Long)AsString
IfvlngNum>26 Then
  C1=0
Do While vlngNum>26
  C1=C1+1
  vlngNum=vlngNum-26
Loop
  Ca=Chr(64+C1)
  Cb=Chr(64+vlngNum)
Else
  Ca=vbNullString
  Cb=Chr(64+vlngNum)
End If
  ColumnLetter=Ca & Cb
End Function
最后,用JMP IN(SAS Institute)软件将这些不同的数据总结在一起,通常用志愿者的ID号和血液收集日期作为识别符。元数据表有一千个以上的纵队。
关于基因表达数据,捕获和储存芯片的扫描图像于微矩阵5.0(MAS 5.0)(Affymetrix)中,再转入GCOS 1.1。用MAS 5.0运算法则GCOS 1.1计算根据探针强度定量的基因丰度信号值和定量基因检测为当前(P),边缘(M)或不存在(A)的检测调用值。将HG-U133A和B芯片的比例因数和标准值设为1导致信号值产生后不需要缩放比例或标准化。这可测试各种缩放比例和标准化的步骤。输入信号和检测调用值被Excel并按标号限定文本文件形式保存,A芯片一个文件,B芯片另一个文件。
统计学分析JMP IN和StatView(SAS)分析统计学质量控制和元数据变化间的关系。Richard和Amy Peng Lam博士建立的BRB-Arraytools 3.2.0 Beta(矩阵工具)(可从生物识别研究部门,癌症研究和诊断部门,国家癌症协会,美国国家健康协会的网站上获得)用CBC或电泳图谱数据执行ANOVA,t检验和临床表型的类预测。用Arraytools分析基因表达数据,但这里我们已引入定量元数据领域,例如CBC,利用Araytools的类预测运算法则的优势,被作为“基因”处理。
元数据变化和基因表达谱间的相关性可用Arraytools分析。为了有助于带信号和检测调用的文本文件的输入,在R内编写内部脚本将目的文件移入不同的文件夹,重新命名并重新制定文件为ArrayTools相容的格式:(本文以下提供的脚本)
重新制定文件与ArrayTools相容格式的脚本:
#objects in R scaled each chip via trimmean:
#″from″:vector of DAT file names
#″sample_ID″:dataframe of renamed file names for Arraytoolskeyed to DAT file names
#″t″:older,one error version of′sample_ID′
#″training″:Arraytools file names for the training set samples
#″rename:function to rename the DAT files in a folder toArraytools acceptable names
function(from,to)
  {for(i in 1:length(from))
    {file.rename(paste(from[i],″.txt″,sep=″″),paste(to[i],″.txt″,sep=″″))}
      }
#″sample_ID_only″:from″sample_ID″,but with Arraytoolsname column only,no DAT files names
#″target″:set value to scale to
#″training_files″:similar to″training″,but no column name
#″to″:vector ofArraytools compatible file names,correspondingto″from″DAT names
#rewrite:function to reformat GCOS CHP files exported to excel
#saved as tab delimited file text file to be compatible withArraytools
function(to)
  {for(i in 1:length(to))
   {tempfile<-read.table(paste(to[i],″.txt″,sep=″″),sep=″\t″,header=TRUE);
    names(tempfile)<-c(″Probe Set Name″,″Signal″,″Detection″);
    write.table(tempfile,fle=paste(to[i],″.txt″,sep=″″),sep=″\t″,quote=FALSE,row.names=FALSE);
       }
   }
#select_training_set:given a list of training set file names
#move these files in the original to folder to a separate folder forArraytools
function(training_files)
{for(i in 1:length(training_files))
  {    #file.create(paste(″C:\\Dzung on Affy3\\files for Rconversion\\test training set\\″,training_files[i],″.txt″,sep=″″));
    file.copy  (paste(″C:\\Dzung on Affy3\\files for Rconversion\\reformated B chips text files no scaling ornormalization\\″,training_files[i],″_B.txt″,sep=″″),
paste(″C:\\Dzung on Affy3\\files for R conversion\\testtraining set\\″,training_files[i],″_B.txt″,sep=″″));
   }
}
输入选择的元数据范围到Arraytools的试验描述符工作表中。数据输入后,用Arraytools来鉴定一个,两个和/或多个临床表型间不同基因的表达和存在,类预测和定量特点相关性。
CBC数据是从两个仪器上获得的。第一个仅将白血细胞(WBC)分为三组:淋巴细胞,单核细胞和粒细胞,而第二个将WBC分为五组:淋巴细胞,单核细胞,噬中性粒细胞,噬酸性细胞,噬碱性细胞。因此,为了使两个仪器间的CBC数据可比较,随后实施生物信息学转换。因为粒细胞包含噬中性粒细胞,噬酸性细胞,噬碱性细胞,5组的样品可通过计算噬中性粒细胞,噬酸性细胞,噬碱性细胞的总数来转换为3组。非本研究内的25位志愿者的血液样品也在两个仪器上分析。他们的CBC数据表明两个仪器间有线性相关性(数据未显示)。这些方程式可用于标准化当前BMT大队的CBC数据。
Degradometer 1.1软件用加入的标记物峰来确定电泳图谱的比例(51)。
对基因表达数据进行比例缩放。因为对每个血液样品,相同的杂交混合物进入A芯片再进入B芯片,通过生物信息学将两个芯片上获得的数据串联在一起形成有效的矩阵是合符逻辑的并且绕开了分别分析两种芯片类型的问题,100个A和B芯片共同的对照探针套也应该检测基因导致类似的信号分布。考虑用于串联A和B芯片表达谱的一些方法。
第一,如果每个A和B芯片分别整体缩放到靶值500,然后所得的缩放因子(SF)是B芯片明显的高于A(数据没有显示)(t检验,p<0.0001),表明一般来说,B芯片的信号实际低于A芯片的信号。这个偏差的确定是当整体缩放每个芯片后,100个对照基因的信号是B芯片高于A芯片。B内信号整体较低可能是由于B芯片所含的探针系列大多数检测低表达的基因(69)。这些观察表明在串联两个矩阵类型的数据前实施以上整体缩放每个芯片的步骤是不适合的。
因此,可评估另一个用仅仅100个对照基因到靶值500的比例来缩放所有A和B芯片的方法。这得出不随时间改变的稳定的SF值(数据未显示),并且在健康,腺病毒感染生病和康复,和非腺病毒感染生病的4种表型间SF值没有明显差异(数据未显示)(ANOVA,p=0.1047 A芯片,p=0.1782 B芯片)。这100个对照基因是根据对各种组织类型的大量研究中获得的表达稳定性选择出来的(69);因此这个缩放方法可串联相应的A和B芯片,也应该去除不依赖于基因浓度的试验变化。可用内部R脚本(本文下面提供脚本)实施这个缩放过程。
缩放脚本:
function scaled(sample_ID_only)
{for(i in 1:length(sample_ID_only))
{tempfileA<-read.table(paste(″C:\\Dzung on Affy3\\hk thenglobal scaling\\reformated  A  chips text files no scaling ornormalization\\″,
sample_ID_only[i],″.txt″,sep=″″),sep=″\t″,header=TRUE,chec k.names=FALSE);
tempfileB<-read.table(paste(″C:\\Dzung on Affy3\\hk thenglobal scaling\\reformated B chips text files no scaling ornormalization\\″,
sample_ID_only[i],″_B.txt″,sep=″″),sep=″\t″,header=TRUE,check.names=FALSE);
target<-500;
hk_scale_factorA<-target/mean(tempfileA$Signal[69:168],trim=0.02);
tempfileA$Signal<-(tempfileA$Signal)*hk_scale_factorA;
hk_scale_factorB<-target/mean(tempfileB$Signal[69:168],trim=0.02);
tempfileB$Signal<-(tempfileB$Signal)*hk_scale_factorB;
#hk_scale_factors<-paste(sample_ID_only[i],″\t″,hk_scale_factorA,″\t″,hk_scale_factorB);
#write.table(hk_scale_factors,file=″C:\\Dzung on Affy3\\hk then global scaling\\hk_scale_factors.txt″,append=TRUE,quote=FALSE,row.names=FALSE);
#virtual_chip_signals<-c(tempfileA$Signal,tempfileB$signal);
#global_scale_factor<-target/mean(virtual_chip_signals,trim=0.02);
#tempfileA$Signal<-(tempfileA$Signal)*global_scale_factor;
#tempfileB$Signal<-(tempfileB$Signal)*global scale_factor;
#global_scale_factor_list<-c(global_scale_factor_list,global_scale_factor);
write.table(tempfileA,file=paste(″C:\\Dzung on Affy3\\hk then global scaling\\HKscaled A chips\\″,sample_ID_only[i],″.txt″,sep=″″),quote=FALSE,row.names=FALSE,sep=″\t″);
write.table(tempfileB,file=paste(″C:\\Dzung on Affy3\\hk then global scaling\\HKscaled B chips\\″,sample_ID_only[i],″_B.txt″,sep=″″),quote=FALSE,row.names=FALSE,sep=″\t″);
    }
  }
#以上是如果仅仅100个看家基因用于缩放时产生的A和B芯片间的缩放因子。
用100个对照基因缩放后,芯片A和B的表达谱串联形成一个实际的矩阵。此外,本发明者考虑整体缩放这些实际的矩阵来进一步去除试验变量。然而在4个表型中,该步骤的所得的SF值表现出差异:健康群中SF值最高,然后是康复群,接着是发热群(数据未显示)(ANOVA,p<0.0001)。因此,尽管该步骤可能对增加相同SF值群间,例如腺病毒感染生病比非腺病毒感染生病的差异表达基因检测的敏感性仍然有用,但它不能用于整个数据集。这些结果也表明在健康,康复和发热间有相对大的转录本亚集有差异,而在腺病毒感染生病和非腺病毒感染生病间有相对小的转录本亚集有差异。也可用内部R脚本实施这些分析步骤(本文下面提供脚本):
缩放“实际的”芯片的脚本:
#to normalize A and B chips via trimmean of 100 house keepinggenes,then scale concatenated A and B chips
#(virtual chip)to′target′value using the trimmean of the virtualchip signals
#input an object containing names of files for A and B chips(sample_ID_only)
function(to)
{for(i in 1:length(sample_ID_only))
{#read in files
tempfileA<-read.table(paste(″C:\\Dzung on Affy3\\files forR conversion\\hk then global scaling\\reformated A chips text files noscaling or normalization\\″,
                         sample ID_only[i],″.txt″,sep=″″),sep=″\t″,header=TRUE,check.names=FALSE);
tempfileB<-read.table(paste(″C:\\Dzung on Affy3\\files forR conversion\\hk then global scaling\\reformated B chips text files noscaling or normalization\\″,
sample_ID_only[i],″_B.txt″,sep=″″),sep=″\t″,header=TRUE,check.names=FALSE);
target<-500;#set target values
#scale chip A and B signal via trimmean of 100 housekeeping genes
   hk_scale_factorA              <-          target            /mean(tempfileA$Signal[69:1 68],trim=0.02);
   tempfileA$Signal        <-     (tempfileA$Signal)           *hk_scale_factorA;
   hk_scale_factorB              <-          target           /mean(tempfileB$Signal[69:168],trim=0.02);
   tempfileB$Signal<-(tempfileB$Signal)*hk_scale_factorB;
   #scale virtual chip signals
   virtual_chip_signals<-c(tempfileA$Signal,tempfileB$signal);
   global_scale_factor<-target/mean(virtual_chip_signals,trim=0.02);
   tempfileA$Signal<-(tempfileA$Signal)*global_scale_factor;
     tempfileB$Signal<-(tempfileB$Signal)*global_scale_factor;
     #output scaled files to different folder
     write.table(tempfileA,file=paste(″C:\\Dzung onAffy3\\files for R conversion\\hk then global scaling\\scaled Achips\\″,sample_ID_only[i],″.txt″,sep=″″),quote=FALSE,row.names=FALSE,sep=″\t″);
write.table(tempfileB,file=paste(″C:\\Dzung onAffy3\\files for R conversion\\hk then global scaling\\scaled Bchips\\″,sample_ID_only[i],″_B.txt″,sep=″″),quote=FALSE,row.names=FALSE,sep=″\t″);
   }
}
结果
BMTs群的PAX系统得到的RNA的质量和变化许多因素对靶向物检测的变化起作用,RNA的质量是其中最重要的之一。供体的疾病状态,样品处理和其它下游加工可能影响PAX管收集血液的RNA质量。以前,我们显示在代表实际样品处理的两种条件下,PAX系统能保存血液RNA来产生好的质量指标和许多稳定的转录组检测(50)。最近,根据诱导RNA降解的细胞或纯化RNA的试验处理和生物分析仪上RNA的电泳图谱获得的指标之间的相关性,提议了新的RNA质量指标(51)。一个新的指标是降解因子(%Dgr/18S),它是降解RNA带平均强度的比例,就是分子量少于18S核糖体峰的峰比18S带强度乘以100。它是可用于推导出名为“预警”的分类变化的一个连续变量。预警有5种值:
黑色-指示核糖体峰未检测到;
空白-无RNA降解和相应的降解因子值≤8;黄色-表示RNA降解可被检测到,值>8到16;
橙色-表示严重降解,值>16到24;
红色-表示最高警告,强降解,值>24。
与传统的28S比18S带强度比值相比,降解因子是更敏感的RNA降解指示剂。另一个新的指标是凋亡因子(28S/18S),它是28S比18S峰高度的比值,是进入凋亡的细胞比例的指示剂(51)。从1-3的凋亡因子与80%到0%的annexin V阳性培养细胞反相关。因此,我们报道了对我们以前的研究和当前的BMTs大队的PAX系统分离RNA的RNA质量指标的分布,这对其它实验室进行比较和方案计划是有用的;鉴定了对微矩阵靶向物检测结果是最有指示性的上游质量指标;并且鉴定个体之间的血色素的变化对靶向物检测敏感性的效果。
我们对针对两种PAX管的处理条件的Thach等的电泳图谱(50)进行了再分析,其中条件E为新鲜方式,抽血后,在最低温育时间2小时后抽提RNA,而条件O为冻存方式,血液在室温下放置9小时再-20℃存放6天,再进行RNA抽提。E的降解因子为5.34±0.53(平均值±SE,n=6),O的为6.53±0.40,两种处理方法间没有差异(Wilcoxon,p=0.13);该数字表明没有检测到降解(数据未显示)。降解因子和gapdh和actin 3’/5’间的线性相关性是组织依赖性的(51),并且没有被此处检测(数据未显示)。E的凋亡因子为1.39±0.06,O为1.29±0.09,两个条件间也没有差异(Wilcoxon,p=0.38)(数据未显示)。这些结果证实了处理条件间缺乏较大的差异。
上述的再分析是对只有技术差异的样品,而现在的BMTs大队捕获个体之间和疾病状态的变化并有更多的样品;因此评估了BMTs的电泳图谱。BMTs大队的降解因子是8.47±0.47(平均值±SE,n=120),凋亡因子是1.17±0.02。预警的分布是:77空白,3 6黄色,3橙色和4红色。
仔细观察橙色和红色样品的电泳图谱暗示这些大多数同批跑样的样品具有高降解因子的原因是由于生物分析仪上增加的干扰而不是由于真正的RNA降解。与上述条件E和O样品的再分析相反,降解因子和gapdh和actin 3’/5’间检测到的线性相关性可能是由于更多的变化和更大数量的样品。然而相关性的大小是适中的(A芯片gapdh r=0.526,actin r=0.303;B芯片gapdh r=0.325,actin r=0.284)。28S对18S带强度比与降解因子,gapdh 3’/5’或actin3’/5’之间没有明显的相关性。生物分析仪软件获得的28S与18S带强度比也仅有50%落在1.8和2.1的范围内,而剩下的落在了标准范围外。
最终,生物分析仪鉴定的总RNA产量分布是1~15μg每PAX管。这些结果表明了在生物分析仪步骤中获得的RNA质量相关的所有指标:RNA产量,28S比18S带强度比例,降解因子,和预警中,变化的预警可能对个体RNA样品加工持续性的评估是最有用的,因为其它指标有很大的传统范围外的变化,尽管这些RNA样品也可获得质量可接受指标的微矩阵。
在条件O中,冻存时间是6天;而在当前的BMT研究中,样品在-20℃冻存超过20天,少量样品被冻存和融化两三次。因此,为了鉴定冻存时间和冻融是否会影响PAX系统获得的RNA质量,对RNA提取前样品冻存时间和RNA质量指标间进行线性相关。在冻存时间比降解因子,凋亡因子,每PAX管总RNA产量,28S比18S带强度比例,gapdh和actin 3’/5’间没有检测到明显的相关性。这些结果表明PAX系统得到的RNA在这些条件下是稳定的。
许多因素会影响作为靶向物检测敏感性的一个指示剂的当前调用的数量。一个明显的因素是平均背景。当平均背景增加,那么当前调用数量减少。这可在本数据集中观察到,但效果很小(A芯片,r=-0.397,p=0.00003;B芯片,r=-0.211,p=0.032)。一个对敏感性的影响较不明显的因素是mRNA群中球蛋白转录子的比例。当细胞系总RNA中加入球蛋白mRNA转录子的量增加,当前调用比例线性减少(20)。为了鉴定这个效果是否存在,并定量它在当前数据套的等级,在当前数量和细胞血色素平均值(MCH),一个很可能与球蛋白mRNA量直接相关的每红细胞所含血色素皮克量的检测,间运行线性相关。可检测到一个尽管较小却很明显的效果(r=0.229,p=0.020),但只对B芯片。回归线方程式表明血色素每增加1皮克,就损失100个基因的当前检测调用,或大约B芯片所检测到的当前调用基因平均数的2%。
这些结果表明尽管血色素量的变化对用基因芯片微矩阵进行靶向物检测的敏感性有很小的影响,对基因表达分析来说,各种疾病表型的BMT群PAX管收集的血液和处理条件下获得的RNA的质量是好的并且是可重复的。预警指标似乎是靶向物制备步骤持续的机械指示剂,其空白和黄色值代表可接受的微矩阵数据。
BMTs群的PAX系统获得的RNA的微矩阵检测质量处理的矩阵数量和它们的分配是已决定的。128来自于BMTs和其余17个来自于市民的PAX系统获得RNA的杂交混合样品处理一共145个A和B芯片套。
17个样品中,6个来源于同一供体,是用于条件O比E研究的样品(50);6个是来源于另一个供体用总RNA比poly A RNA进行比较;2个来源于第三个供体的技术重复,3是来自于一个女性供体的技术重复。
BMTs的128个芯片组按10批(不同的标号“RNA到杂交混合液第#批”)跑样。第一批有8个血液样品,并且polyA RNA按Thach等(50)里的方法使用。第二批有12个芯片组和同第一批方法处理的8个血液样品,但RNA被超片段化,其中的四个样品有超过5μg的剩余cRNA,所以这些都与微矩阵杂交导致第二批有12个芯片套。第三批也有12个芯片套和用总RNA方法处理的8个血液样品;8个中4个获得足够的总RNA来有一个用polyARNA代替的副本。其余的共96个芯片组用第三批的8个总RNA血液样品处理。96芯片组之一是从一个康复但鼻腔清洗物中仍有阳性腺病毒培养物的BMT得到的;因此,这个异常的例子被排除在大多数分析外。其余的95个芯片组用作类预测分析的训练组。其它的50个芯片组无论加工差异都被放入测试组内。95个芯片组加第三批的8个总共有类似的处理103个芯片组,这103个芯片组被用于大多数其它分析中,如类比较。每一批四种表型:健康,腺病毒引起的发热和康复,无腺病毒引起的发热,有相同数量的代表。因此,这四种类型间的比较应该检测生物差异,因为这四种类型由于处理产生类似的变化。以上的结果总结在下面的表5中:
表5
批号 康复 健康   腺病毒引起的发热   无腺病毒引起的发热s 总数
  10   3   3   3   1   10
  3   2   2   2   2   8
  4   2   2   2   2   8
  5   2   2   2   2   8
  6   7   4   7   2   20
  7   5   8   4   1   18
  8   3   4   4   4   15
  9   3   4   4   5   16
  总数   27   29   28   19   103
已评估了信号和浓度和bioB,bioC,bioD的敏感性和cre cRNA尖峰间的相关性。该尖峰与所有芯片的已知浓度表现出很强的线性关系,并且浓度在分析敏感水平的bioB的当前调用比例当时是100%表明对所有芯片都有很好的敏感性。扩大到100个对照基因后,峰值仍然表现出与已知浓度的强烈线性相关性,表明放大过程没有引入明显的伪迹(数据未显示)。
个体对照表对应于微矩阵扫描的日期作图来寻找质量指标的稳定性,来鉴定超出者,排除已知的处理错误的微矩阵,来比较我们的结果和其它实验室的数据,和Affymetrix推荐的数据。如预期的一样,in silico参数设置始终是一致的。对A芯片,由于扫描仪的偏差使背景和干扰向上偏离,因为扫描仪重新校准后这些指标重回正常。大多数B芯片在偏离前和重新校准后处理,所以这个因素没有影响它们。A芯片的当前调用的比例是32±10(平均±3SD),B芯片的是21±6。第二批有过度片段化导致高的gapdh和actin 3’/5’,被排除在合适的分析之外。所有的其它芯片表现出的gapdh和actin3’/5’值低于3,Affymetrix推荐的极限(68)。所有的质量指标,包括背景和干扰对相同方案的103个芯片套都是稳定的。
这些QC结果表明了我们处理的可靠性,促进了微矩阵的包含和排除以形成可用于回答确定问题的特定统计学分析的亚系。
干扰状态的类预测为了鉴定能对四种表型,健康,腺病毒引起的发热和康复,非腺病毒引起的发热进行分类的基因系,对一系列基因系进行类预测。为了监督类预测,归类标记发热和康复群体的样品金标准分析腺病毒培养物的结果。样品无监管的聚类结果表明基因表达谱主要的变化是发热对非发热病人(未显示)。
因此,为了鉴定能最好归类发热对非发热病人,腺病毒引起的发热对无腺病毒引起的发热的病人和健康对恢复的病人的基因系,我们进行了类预测并针对这三种比较进行了优化(图7)。变化4个参数来获得优选比例的正确归类。一个是归类的运算法则,包括6个可测试的方法:复合协变量预测方法,对角线性辨别分析,1近邻法,3近邻法,最近中心法和支持载体设计。对所有的这6种方法,“单变量意义p值保留”或“单变量错误归类率”是变化的。单变量测试用随机变化模型的效果也是被评估的。最终,结合优选的单变量p值或归类率和存在或非存在的随机变化模型,两类间的几何平均数倍数比例被优化。
优化的正确归类比例和三个比较结果的最优条件间下表6:
表6
Figure A20058004583901491
表中也显示了当用CBC或电泳数据时的最优的正确比例和条件。这些结果表明在每个数据类型最优的条件下,基因表达数据提供了最优分类四组群体的信息,发热对非发热间99%正确,健康和康复间87%,腺病毒引起的生病对非腺病毒引起的生病间91%。四组群体间同等优选分类的优选数量的基因趋向被嵌套为组,包含了最大差异表达的基因的最小的组给出相同优化的类预测准确率。这可能是因为一些基因相互关联,并且提同等量的归类信息。表7,10和11提供了作为预测可靠性检测的p值,并排列了归类下列类型的最小组的基因:发热对非发热病人-99%发热状态,p<5E-4,归类分析中基因数目=47(表7);健康对康复病人-87%健康和康复间的准确率,p=0.001,归类分析中基因数目=8(表10);腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热-91%腺病毒感染引起的发热对非腺病毒感染引起的发热,p<5E-4,归类分析中基因数目=11(表11)。
表7-用于归类发热对非发热病人的最小基因系(按t值分类)
t值 参量p值 %CV支持   类1中强度的几何平均值:H 类2中强度的几何平均值:S 探针套 芯片# 描述 基因号
1 -22.56 p<0.000001 100 64 495.9 227458_at 芯片′B′ 程序性下表死亡1配基1 PDCD1LG1
2 -22.03 p<0.000001 100 220.4 1320.5 202446_s_at 芯片′A′ 磷脂酰融合酶1 PLSCR1
3 -21.68 p<0.000001 100 93.1 611.4 216950_s_at 芯片′A′   IgGFc片段,高亲和性Ia,(CD64)受体///IgG Fc片段,高亲和性Ia,(CD64)受体 FCGR1A
4 -20.81 p<0.000001 100 96.1 490.5 202430_s_at 芯片′A′ 磷脂酰融合酶1 PLSCR1
5 -20.73 p<0.000001 100 117.3 779 214511_x_at 芯片′A′ IgG Fc片段,高亲和性Ia,(CD64)受体 FCGR1A
6 -18.07 p<0.000001 100 73.3 389.5 209498_at 芯片′A′ 癌胚抗原相关性下表粘连分子1(胆管糖蛋白) CEACAM1
7 -16.48 p<0.000001 100 56.3 557.4 200986_at 芯片′A′   丝氨酸(或半胱氨酸)蛋白酶抑制剂,G亚型(C1抑制剂),膜1,(血管神经性水肿,遗传的)///丝氨酸(或半胱氨酸)蛋白酶抑制剂,G亚型(C1抑制剂),膜1,(血管神经性水肿,遗传的) SERPING1
8 -15.62 p<0.000001 100 69.2 374.3 206025_s_at 芯片′A′ 肿瘤坏死因子α-诱导蛋白6 TNFAIP6
9 -15.52 p<0.000001 100 28 199 238439_at 芯片′B′ 锚蛋白重复区域22 ANKRD22
10 -15.4 p<0.000001 100 148.1 947.6 227609_at 芯片′B′ 上皮间质相互作用1(胸腺) EPSTI1
11 -15.3 p<0.000001 91 81.8 413.6 230036_at 芯片′B′ 假设的的蛋白FLJ39885 FLJ39885
12 -15.01 p<0.000001 100 34.1 235 222154_s_at 芯片′A′ DNA聚合酶-反式活化蛋白6 DNAPTP6
13 -14.58 p<0.000001 100 86 459.5 209417_s_at 芯片′A′ 干扰素诱导蛋白35 IFI35
14 -14.46 p<0.000001 100 60.8 368.9 205552_s_at 芯片′A′ 2′,5′-寡腺苷酸聚合酶1,40/46kDa///2′,5′-寡腺苷酸聚合酶1,40/46kDa OAS1
15 -14.21 p<0.000001 100 66.1 484.4 219669_at 芯片′A′ 真性红细胞增多症1///真性红细胞增多症1 PRV1
16 -14.15 p<0.000001 100 3.8 32.8 204068_at 芯片′A′   色氨酸/苏氨酸激酶3(STE20同源物,酵母)///色氨酸/苏氨酸激酶3(STE20同源物,酵母) STK3
17 -14.02 p<0.000001 100 190.1 974.4 202269_x_at 芯片′A′ 鸟嘌呤结合蛋白1,干扰素可诱导的,67kDa GBP1
18 -13.65 p<0.000001 100 86.9 527.7 202270_at 芯片′A′   鸟嘌呤结合蛋白1,干扰素可诱导的,67kDa///鸟嘌呤结合蛋白1,干扰素可诱导的,67kDa GBP1
19 -13.58 p<0.000001 100 143.7 996.8 231577_s_at 芯片′B′ 鸟嘌呤结合蛋白1,干扰素可诱导的,67kDa GBP1
20 -13.41 p<0.000001 100 13.8 90.1 207500_at 芯片′A′   caspase 5,凋亡相关的半胱氨酸蛋白酶///caspase5,凋亡相关的半胱氨酸蛋白酶 CASP5
21 -13.23 p<0.000001 100 353.8 1987.5 22945_at_ 芯片′B′ 含四联重复肽重复4的干扰素诱导蛋白 IFIT4
22 -13.18 p<0.000001 100 45.5 260.3 206637_at 芯片′A′ G蛋白偶联受体105 GPR105
23 -13.14 p<0.000001 100 11.4 144.1 228439_at 芯片′B′ 假设蛋白BC012330 MGC20410
24 -13.09 p<0.000001 100 59.8 1137.5 242625_at 芯片′B′ 蛇毒素 cig5
25 -12.38 p<0.000001 100 74.8 783.5 226702_at 芯片′B′ 假设蛋白LOC129607 LOC129607
26 -12.34 p<0.000001 100 43.8 239.1 214453_s_at 芯片′A′ 干扰素诱导蛋白44///干扰素诱导蛋白44 IFI44
27 -12.32 p<0.000001 100 72.8 435.1 238581_at 芯片′B′ 鸟嘌呤结合蛋白5 GBP5
28 -12.2 p<0.000001 100 14.9 82.8 225353_s_at 芯片′B′ 补体成分1,q亚组分,gamma多肽 C1QG
29 -12.07 p<0.000001 100 82.9 445.5 228617_at 芯片′B′ XIAP相关因子-1 HSXIAPAF1
30 -11.93 p<0.000001 100 33.7 703.8 213797_at 芯片′A′ 蛇毒素 cig5
31 -11.86   p<0.000001 100 37.6 207.3 203234_at 芯片   鸟苷磷酸化酶1///鸟苷磷酸化酶1 UPP1
′A′
32 -11.68 p<0.000001 100 16.2 178 211012_s_at 芯片′A′ 早幼粒细胞白血病 PML
33 -11.67 p<0.000001 100 18.9 113 205569_at 芯片′A′ 溶酶体相关膜蛋白3///溶酶体相关膜蛋白3 LAMP3
34 -11.67 p<0.000001 100 24.9 206.2 219684_at 芯片′A′ 28kD干扰素反应蛋白///28kD干扰素反应蛋白 IFRG28
35 -11.27 p<0.000001 100 177.7 1219.3 205483_s_at 芯片′A′ 干扰素alpha诱导蛋白(克隆IFI-15K)///干扰素alpha诱导蛋白(克隆IFI-15K) G1P2
36 -10.96 p<0.000001 100 27.6 408.8 204439_at 芯片′A′ 染色体1开放阅读框29///染色体1开放阅读框29 Clorf29
37 -10.76 p<0.000001 98 25.4 129.9 214059_at 芯片′A′ I干扰素诱导蛋白44 IFI44
38 -10.69 p<0.000001 100 59.2 391 229390_at 芯片′B′ 全长插入cDNA克隆ZA84A12
39 -10.61 p<0.000001 100 10.2 106.9 236156_at 芯片′B′ 脂肪酶A,溶酶体酸胆固醇酯酶(Wolman病) LIPA
40 -10.56 p<0.000001 100 90.6 617 202869_at 芯片′A′ 2′,5′-寡腺苷酸合成酶1,40/46kDa OAS1
41 -9.98 p<0.000001 100 241.4 1315 202086_at 芯片′A′   黏病毒(流感病毒)耐受1,干扰素诱导蛋白p78(鼠)///黏病毒(流感病毒)耐受1,干扰素诱导蛋白p78(鼠) MX1
42 -9.96 p<0.000001 100 33.3 178.7 229391_s_at 芯片′B′ 全长插入cDNA克隆ZA84A12
43 -9.91 p<0.000001 100 6.5 54.4 219519_s_at 芯片′A′ 唾液酸黏附素 SN
44 -9.77 p<0.000001 100 18 105.6 206133_at 芯片′A′ XIAP相关因子-1///XIAP相关因子-1 HSXIAPAF1
45 -9.33 p<0.000001 100 22.3 346.4 203153_at 芯片′A′   含四联重复肽重复1的干扰素诱导蛋白///含四联重复肽重复1的干扰素诱导蛋白 IFIT1
46 -8.61 p<0.000001 100 20.3 109.8 206553_at 芯片′A′ 2′-5′-寡腺苷酸合成酶2,69/71kDa OAS2
47 -8.48 p<0.000001 100 14.9 123 202411_at 芯片′A′ 干扰素alpha诱导蛋白27///干扰素alpha诱导蛋白27 IFI27
根据以上所列基因制作一个GO归类和起始归类的“观察对预期”的表,表中上述所列47个基因能够帮助解释鉴定基因参与的分子功能(表8)和/或鉴定基因参与的生物过程(表9)。显示的只有在选择的亚组内至少有5次观察并且“观察对预期”比例至少为2的GO归类和起源归类。
表8-分子功能
GOid 当前归类   选择亚组中观察到的   选择亚组中预期到的   观察/预期
0005525   GTP结合   5   0.83   5.99
0019001   鸟苷酸结合   5   0.84   5.92
0017076   嘌呤核苷酸结合   8   3.59   2.23
0000166   核苷酸结合   8   3.62   2.21
表9-生物过程
GOid GO归类   选择亚组中观察到的   选择亚组中预期到的   观察/预期
  0009615   对病毒的反应   5   0.15   32.44
  0006955   免疫反应   20   2.6   7.69
  0009607   对生物刺激的反应   22   3.08   7.14
  0006952   防御防御   20   2.81   7.12
0009613   对有害物,病原体或寄生虫的反应 9 1.45 6.21
0043207   对外界生物刺激的反应 9 1.47 6.13
  0050874   有机体生理过程   22   3.88   5.67
  0050896   对刺激的反应   22   4.89   4.5
  0009605   对外部刺激的反应   9   2.49   3.61
  0006950   对胁迫的反应   9   2.58   3.49
表10-用于归类健康对康复病人的最小组基因(按t值分类)
t值 参量p值 %CV支持   类1中强度的几何平均值F_NE   类2中强度的几何平均值H_ND 探针套 芯片# 描述 基因号
1 -4.61 2.8e-05 100 12.8 27.8 213642_at 芯片′A′ 核糖体蛋白L27 RPL27
2 -4.27 8.8e-05 100 24.3 63.4 213941_x_at 芯片′A′ 核糖体蛋白S7 RPS7
3 4.04 0.000185 87 39.6 20.3 201280_s_at 芯片′A′   无用的同源物2,有丝分裂效应磷蛋白(果蝇) DAB2
4 4.13 0.000139 100 19.3 8.9 205116_at 芯片′A′   成粘连蛋白,alpha2(merosin,先天性肌营养不良)///成粘连蛋白,alpha2(merosin,先天性肌营养不良) LAMA2
5 4.13 0.000138 100 182 75.1 213674_x_at 芯片′A′   免疫球蛋白重链mu IGHM
6 4.2 0.000108 100 67.4 22.5 215621_s_at 芯 片′A′   免疫球蛋白重链mu IGHM
7 4.57 3.3e-05 100 13.6 6.7 203780-at 芯片′A′   上皮V类抗原1///上皮V类抗原1 EVA1
8 4.71 2e-05 98 103.5 51.5 227250_at 芯片′B′   含跨膜蛋白的人血纤溶酶原1 KREMEN1
表11-用于归类腺病毒引起的发热和非腺病毒引起的发热病人的最小组基因(按t值分类)
t值 参量p值 %CV支持   类1中强度的几何平均值:S_AD   类2中强度的几何平均值:S_NE 探针套 芯片# 描述 基因号
1 -5.15 7e-06 53 47.5 118.4 205227_at 芯片′A′   白介素1受体辅助蛋白///白介素1受体辅助蛋白 IL1RAP
2 5.18 6e-06 60 198.3 100 219062_s_at 芯片′A′   锌指CCHC区域2部分 ZCCHC2
3 5.39 3e-06 100 356.9 129.5 214453_s_at 芯片′A′   干扰素诱导蛋白44///干扰素诱导蛋白44 IFI44
4 5.39 3e-06 100 54.2 12.3 233425_at 芯片′B′   锌指CCHC区域2部分 ZCCHC2
5 5.4 3e-06 100 26 11.8 218548_x_at 芯片′A′   假定分泌蛋白ZSIG11///假定分泌蛋白ZSIG11 ZSIG11
6 5.43 3e-06 100 30.7 13.1 223096_at 芯片′B′   核仁蛋白NOP5/NOP58 NOP5/NOP58
7 5.73 1e-06 100 136.1 42 200923_at 芯片′A′   血凝素,半乳糖苷结合,可溶,3结合蛋白///血凝素,半乳糖苷结合,可溶,3结合蛋白 LGALS3BP
8 5.9   p<0.000001 100 354.3 180.2 223343_at 芯片′B′   跨膜4区域,A亚家族,膜7 MS4A7
9 6.24 p<0.000001 100 1128.4 226 202145_at 芯片′A′   淋巴细胞抗原6复合物,E位点///淋巴细胞抗原6复合物,E位点 LY6E
10 6.5   p<0.000001 100 116.4 64.6 204821_at 芯片′A′   丁酰蛋白,3亚家族,A3膜 BTN3A3
11 6.54 p<0.000001 100 283.4 34.3 202411_at 芯片′A′   干扰素alpha诱导蛋白27///干扰素alpha诱导蛋白27 IFI27
我们评估了与四种表型共同变化的明确和持续的元数据变量。与四种表型相关的明确变量只涉及所用PAX系统的批号。这些变量不可能影响基因表达结果,因为制造商有QC控制他们产品的持续性。“感觉到的胁迫”表明有疾病增加的趋势,但这是在预期中的。这增加了我们的信心,我们的基因类预测趋势是由于感染健康状态而不是其它复杂的变量。
表18,22和26提供了一个更大的基因表来分别为发热比非发热病人,腺病毒引起的发热比非腺病毒引起的发热病人和健康对恢复的病人给出高比例的正确归类。在表18,22和26中,归类物的组成是排列了显著性在0.001水平上的基因,并按t值分类。t值的范围为-22.99到14.6,不包括-2.62到+2.62。
表16,20和24提供了用于表18,22和26的交叉检验期间归类实施情况的详细总结。
表17,21和25进一步提供了复合协变量预测仪归类的实施,1近邻归类仪的实施,3近邻归类仪的实施,近中心归类仪的实施,支持载体设计归类仪的实施和线性对角辨别分析归类仪的实施相关的交叉检验期间归类实施情况相关的细节。特别是表17,21和25报道的用于每个分类方法和每种分类的参数。
用下列公式编辑表17,21和25中的数据:
假设,针对一些A类,
n11=预测为A类的A类样品数目
n12=预测为非A类的A类样品数目
n21=预测为A类的非A类样品
n22=预测为非A类的非A类样品
那么下列参数能定性归类仪的实施情况:
敏感性=n11/(n11+n12)
特异性=n22/(n21+n22)
阳性预测率(PPV)=n11/(n11+n21)
阴性预测率(NPV)=n22/(n12+n22)
表19,23和27提供了一个GO分类和起始分类的“观察对预期”表的一个制表,并且罗列了表18,22和26报道基因的频率来帮助说明鉴定基因参与的细胞成分,分子功能和/或生物学过程。只有在选择亚组中至少5次观察,并且“观察对预期”比值至少为2的GO归类和起始归类被显示。
类比较我们用类比较来鉴定在四种类型间差异表达基因表。表28,30和32显示了发热对非发热病人,腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热和健康对康复病人间分别出现差异的基因表。表29,31和33提供了GO预期和起始预期的“观察对预期”表的制表,并排列了表28,30和32所报道的基因频率来帮助解释鉴定基因参与的细胞组分,分子功能和/或生物学过程。归类组成罗列了显著性在0.001水平的基因,并按t值进行归类。T值的范围为-22.99到14.6,排除-2.62到+2.62。只有在选择亚组中至少5次观察,并且“观察对预期”比值至少为2的GO归类和起始归类被显示。
对表28
问题描述
归类数量:2
基因数量:44928
通过过滤标准的基因数量:15720
所用单变量检测的类型:两种样品的T检验(用随机变量模型)
定义类变量的试验描述表专栏:发热状态
多变量排列检验是基于1000个随机排列计算所得。
每个单变量检验的名义检验水平:0.001
假发现率评估的信心水平:90%
假阳性基因的最大允许数量:10
假阳性基因最大允许的比例:0.1
结果总结:
单变量检测检验值水平为0.001的基因数量:5768
如果分类间没有真正的差异偶然得到至少5768基因检验值(在0.001水平)的可能性:0
分类间辨别的基因
表28-根据单变量检测的p值分类
前5768个基因是单变量检测的检验值在名义上0.001水平。
有90%的可能性前5142个基因包含不多于10个假发现。
有90%的可能性前6340个基因包含不多于10%的假发现。因为列表包含了100以上的假发现,所以列表的进一步扩大被停止。
对表30
问题描述:
分类数量:2
基因数量:44928
通过过滤标准的基因数量:15720
所用单变量检测类型:两个样品T检测(含随机变量模型)
定义类变量的试验描述表专栏:仅H_ND对F_NE
多变量排列检验是基于1000个随机排列计算所得。
每个单变量检验的名义检验水平:0.001
假发现率评估的信心水平:90%
假阳性基因的最大允许数量:10
假阳性基因最大允许的比例:0.1
结果总结:
单变量检测检验值水平为0.001的基因数量:2943
如果分类间没有真正的差异偶然得到至少2943基因检验值(在0.001水平)的可能性:0
分类间辨别的基因
表30-根据单变量检测的p值分类
前2943个基因是单变量检测的检验值在名义上0.001水平。
有90%的可能性前2151个基因包含不多于10个假发现。
有90%的可能性前4562个基因包含不多于10%的假发现。因为列表包含了100以上的假发现,所以列表的进一步扩大被停止。
对表32
问题描述:
分类数量:2
基因数量:44928
通过过滤标准的基因数量:15720
所用单变量检测类型:两个样品T检测(含随机变量模型)
定义类变量的试验描述表专栏:仅S_AD对S_NE
多变量排列检验是基于1000个随机排列计算所得。
每个单变量检验的名义检验水平:0.001
假发现率评估的信心水平:90%
假阳性基因的最大允许数量:10
假阳性基因最大允许的比例:0.1
结果总结:
单变量检测检验值水平为0.001的基因数量:445
如果分类间没有真正的差异偶然得到至少445基因检验值(在0.001水平)的可能性:0.001
分类间辨别的基因
表32-根据单变量检测的p值分类
前445个基因是单变量检测的检验值在名义上0.001水平。
有90%的可能性前229个基因包含不多于10个假发现。
有90%的可能性前758个基因包含不多于10%的假发现。
然而,因为CBC间的差异(下表12),这些RNA中的差异可能是由于细胞的异源性和/或每细胞水平的差异表达。尽管大的表达差异可能是由于每细胞水平的差异表达,因为CBC变量中的差异不可能说明这些大变化。必须建立将这些效应分类的统计学模型。偶然发现的是用CBC比较腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热没有明显的差异(下表12)。
表12
                                                                           非  腺
                                                                   腺  病  病  毒
                                                                   毒  引  引  起
全血计数    非  发                                                 起  的  的  发
(CBC)       热      发热     p值       健康     康复     p值       发热     热        p值
WBC         7.32    11.26    <0.0001  6.83     7.84     0.1787    10.37    12.57    0.0929
LymCount    1.84    1.14     0.0000    1.93     1.75     0.0697    1.12     1.15     0.7528
MidCount    0.57    0.97     <0.0001  0.60     0.53     0.1664    0.83     1.18     0.0615
Monocytes   4.93    8.94     0.0000    4.33     5.57     0.0561    8.39     9.80     0.2329
LymPerc     26.38   11.64    0.0000    28.83    23.75    0.0163    11.85    11.32    0.7368
MidPerc     7.99    8.97     0.5036    9.03     6.87     0.0103    8.77     9.27     0.2547
GranPerc    66.31   80.85    0.0000    62.95    69.91    0.0028    80.27    81.75    0.5433
RBC         4.73    4.61     0.0696    4.84     4.60     0.0034    4.63     4.59     0.5952
HGB        14.29    14.00    0.1831    14.79    13.75    0.0004    13.96    14.06    0.9309
HCT        41.75    40.95    0.1565    43.00    40.41    0.0011    40.81    41.16    0.9827
MCV        88.32    88.84    0.4581    88.68    87.94    0.5825    86.21    89.76    0.1786
MCH        30.30    30.39    0.6288    30.64    29.94    0.2036    30.21    30.65    0.3510
MCHC       34.18    34.13    0.5067    34.38    33.97    0.0391    34.18    34.05    0.8193
RDW        14.07    13.69    0.0107    13.96    14.19    0.4554    13.74    13.61    0.5152
PLT        267.34   254.22   0.3079    258.21   277.15   0.3093    250.16   260.21   0.9568
MPV        9.56     9.53     0.8920    9.41     9.73     0.3330    9.73     9.25     0.0907
非发热对发热,健康对康复间的CBC中差异,但不是腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热间的差异。P值纵列是来源于组间CBC变量差异的Wilcoxon检测。高亮表示明显差异。
因此,人们可以推测差异表达的基因是在单细胞水平,表明包含这些生物分子途径相关的基因涉及腺病毒感染和非腺病毒感染间的差异。为了鉴定这些途径,基因表用EASE(70)与KEGG途径和遗传相关数据库整合来解释这些基因在已知途径中的功能。
KEGG途径数据搜索的结果如下:
●hsa00071脂肪酸代谢
2180ACSL1;酰基辅酶A合成酶长链家族成员1[EC:6.2.1.3][SP:LCF1_HUMAN]
51703 ACSL5;酰基辅酶A合成酶长链家族成员5[EC:6.2.1.3][SP:LCF5_HUMAN]
●hsa00190氧化磷酸化
1355COX15;COX15同类物,细胞色素氧化酶c蛋白(酵母)
522ATP5J;ATP合成酶,H+转运,线粒体F0复合物,F6亚基[EC:3.6.3.14][SP:ATPR_HUMAN]
●hsa00193ATP合成
522ATP5J;ATP合成酶,H+转运,线粒体F0复合物,F6亚基[EC:3.6.3.14][SP:ATPR_HUMAN]
●hsa00230嘌呤代谢
3614IMPDH1;IMP(肌苷单磷酸盐)脱氢酶1[EC:1.1.1.205][SP:IMD1_HUMAN]
6241RRM2;核苷酸还原酶M2多肽[EC:1.17.4.1][SP:RIR2_HUMAN]
953 ENTPD1;外核苷酸磷酸盐磷酸水解酶1[EC:3.6.1.5][SP:ENP1_HUMAN]
●hsa00240嘧啶代谢
6241RRM2;核苷酸还原酶M2多肽[EC:1.17.4.1][SP:RIR2_HUMAN]
7298TYMS;胸苷酸合成酶[EC:2.1.1.45][SP:TYSY_HUMAN]
953ENTPD1;外核苷酸磷酸盐磷酸水解酶1[EC:3.6.1.5][SP:ENP 1_HUMAN]
●hsa00252丙氨酸和天冬氨酸盐代谢
1615DARS;天门冬氨酰tRNA合成酶[EC:6.1.1.12][SP:SYD_HUMAN]
●hsa00361 gamma-六氯环苯降解
93650 ACPT;酸磷酸化酶,睾丸的[EC:3.1.3.2]
●hsa00510N-多醣生物合成
6185RPN2;核糖核蛋白体结合蛋白II[EC:2.4.1.119][SP:RIB2_HUMAN]
●hsa00532磷酸软骨素/硫酸肝素生物合成
55501 CHST12;糖类(软骨素4)磺基转移酶12
●hsa00561甘油酯代谢
2710GK;甘油激酶[EC:2.7.1.30][SP:GLPK_HUMAN]
●hsa00670叶酸一炭库
10588 MTHFS;5,10-氨甲蝶呤合成酶(5-甲酰四氢叶酸环连接酶)[EC:6.3.3.2][SP:FTHC_HUMAN]
7298TYMS;胸苷酸合成酶[EC:2.1.1.45][SP:TYSY_HUMAN]
●hsa00740核黄素代谢
93650 ACPT;酸磷酸化酶,睾丸的[EC:3.1.3.2]
●hsa00920硫磺代谢
55501 CHST12;糖类(软骨素4)磺基转移酶12
●hsa00970氨酰tRNA生物合成
1615DARS;天冬门氨酰tRNA合成酶[EC:6.1.1.12][SP:SYD_HUMAN]
●hsa03022基础转录因子
2965GTF2H1;一般转录因子IIH,多肽1,62kDa[SP:TFH1_HUMAN]
●hsa03050蛋白酶体
10213PSMD 14;蛋白酶体(前体,macropain)26S亚基,non-ATPase,14
●hsa04010MAPK信号通路
6416MAP2K4;有丝分裂活化蛋白激酶激酶4[EC:2.7.1.-][SP:MPK4_HUMAN]
7850IL1R2;白介素1受体,II型[SP:IL1S_HUMAN]
●hsa04060细胞因子与细胞因子受体相互作用
1436CSF1R;集落刺激因子1受体,从前的McDonough猫科肉瘤病毒(v-fms)原癌基因类似物[EC:2.7.1.112][SP:KFMS_HUMAN]
1524CX3CR1;化学趋化因子(C-X3-C结构域)受体1[SP:C3X1_HUMAN]
3556IL1RAP;白介素1受体辅助蛋白
7850IL1R2;白介素1受体,II型[SP:IL1S_HUMAN]
●hsa04110细胞循环
1028CDKN1C;细胞周期素依赖性激酶抑制蛋白1C(p57,Kip2)[SP:CDNC_HUMAN]
4171MCM2;MCM2微染色体保持缺陷型2,mitotin(S酿酒酵母)
4175MCM6;MCM6微染色体保持缺陷型6(MIS5类似物,S.pombe)(S酿酒酵母)[SP:MCM6_HUMAN]
5111PCNA;增生细胞核抗原[SP:PCNA_HUMAN]
●hsa04120泛素基因介导的蛋白水解
54926 UBE2R2;泛素结合酶E2R 2
●hsa04210凋亡
3556IL1RAP;白介素1受体附属蛋白
5573PRKAR1A;蛋白激酶,cAMP-依赖性的,调解的,I型,alpha(组织特异熄灭剂1)[SP:KAPO_HUMAN]
●hsa04310Wnt信号通路
6934TCF7L2;转录因子7-2类似物(T细胞特异的,HMG-盒)
●hsa04350TGF-beta信号通路
3398ID2;DNA结合2抑制剂,显性阴性螺旋-环-螺旋蛋白[SP:ID2_HUMAN]
●hsa04610补体和凝固级联反应
712 C1QA;补体成分1,q亚成分,alpha多肽[SP:C1QA_HUMAN]
966CD59;CD59抗原p18-20(单克隆抗体16.3A5,EJ16,EJ30,EL32 and G344鉴定的抗原)[SP:CD59_HUMAN]
●hsa04611
712C 1QA;补体成分1,q亚成分,alpha多肽[SP:C1QA_HUMAN]
966 CD59;CD59抗原p18-20(单克隆抗体16.3A5,EJ16,EJ30,EL32 and G344鉴定的抗原)[SP:CD59_HUMAN]
●hsa04620 Toll-类似受体信号通路
6416MAP2K4;有丝分裂活化蛋白激酶激酶4[EC:2.7.1.-][SP:MPK4_HUMAN]
6772 STAT1;信号转导剂和转录活化剂1,91kDa[SP:STA1_HUMAN]
●hsa04630Jak-STAT信号通路
6772STAT1;信号转导剂和转录活化剂1,91kDa[SP:STA1_HUMAN]
868CBLB;Cas-Br-M(鼠)嗜亲性反转录病毒转化序列b
●hsa05110霍乱感染
377ARF3;ADP-核糖基化因子3[SP:ARF3_HUMAN]
为下列基因对遗传相关数据库进行一批搜索:CX3CR1,TRIM14,ARF3,BRD7,PILRB,ENTPD1,CSF1R,RABGAP1,ICAM2,KLHL2,PUM1,MTHFS,LY6E,MRPL47,NPM1,C12orf8,TNFAIP3,CHES1,SIP1,MYOZ2,ATP5J,IFI44,SEC14L1,G1P2,GTF2H1,FBXO2,USP18,ACPT,SP100,AIP,ABHD5,SCO2,PWWP1,RAN,GRN,MX1,SLC1A4,GZMB,SNRPA1,IMPDH1,TARDBP,ZCCHC2,IER5,CBLB,STAT1,WBSCR20A,MEA,TNRC6,MAK,TCF7L2,TINF2,HNRPH1,HNRPH2,GK,SART3,H1FX,PTP4A2,PSMD14,EIF3S4,BTN3A3,LETM1,TIMM23,HIVEP2,USP22,MT1L,C1QA,IL1RAP,MS4A7,NICAL,KBTBD7,C1orf29,PNUTL2,RPN2,ILF3,PCNA,HMGB1,BAG1,MCM2,TYMS,MT1X,CPD,COX15,MCM6,SN,C6orf133,BACE2,SYT6,OAS1,FACL2,OAS2,C6orf209,NUP98,PRKAR1A,OAS3,CHST12,FACL5,SLPI,CD59,IFIT1,IFI27,SORL1,RNPC4,IFIT4,HMGN4,CECR1,CDCA7,MTSS1,C6orf37,CDKN1C,RBPSUH,IL1R2,YWHAQ,RRM2,DARS,UBE2R2,SFRS7,FCGR2A,OASL,ID2,PLCL2,LGALS3BP,KPNA2,和MAP2K4。
这些基因中,下列采集样被返回:
CX3CR1
1)疾病分类=感染;显著表型(疾病)=HIV/SIV感染;
2)疾病类型=未知;显著表型(疾病)=人肾移植;
SCO2
1)疾病类型=心血管;显著表型(疾病)=肥大性心肌病和细胞色素氧化酶缺乏;
FCGR2A
1)疾病类型=感染;显著表型(疾病)=严重痢疾
2)疾病类型=感染;显著表型(疾病)=儿童中爆发的脑膜炎球菌性败血性休克;
3)疾病类型=免疫;显著表型(疾病)=遗传过敏性疾病;
4)疾病类型=免疫;显著表型(疾病)=风湿性关节炎;
5)疾病类型=免疫;显著表型(疾病)=全身性红斑狼疮
实施例4:两个球蛋白mRNA减少方法对全血基因表达谱的影响
材料和方法
样品收集经拉克兰AFB IRB批准和正式同意后,每个健康的志愿者抽取约25ml全血充满于10个PAX管中。按标准步骤(Preanalytix#23*)抽取血液到PAX管中。所有的PAX管都室温下保持2小时,再-20℃冻存,-80℃储存5天,然后干冰运输到华盛顿、DC的海军研究实验室处理。
样品处理用含血液收集的真空管(PAX管)和全血总RNA分离的处理试剂盒(PAX试剂盒)(*Jurgensen#32,Jurgensen#33)的PAX系统进行血液收集和RNA分离。分离的RNA进行球蛋白减少步骤,并扩增,标记和在HG-U133+2.0 GeneChip
Figure A20058004583901721
微矩阵(Affymetrix)上检测。
全血总RNA分离冻存的PAX管室温下溶化2小时,再按PAX试剂盒手册(*Preanalytix#24)描述的进行总RNA分离,但通过增加蛋白酶K从每样品40μl到80μl(>600mAU/ml),延长55℃温育时间从10分钟到30分钟,并且通过一个QIAshredder离心柱(Qiagen)的优化来帮助形成紧密的沉淀。没有实施可选的柱上DNase消化。纯化的总RNA于-80℃存放。
总RNA清洗和浓缩为了更完全的去除纯化RNA中的DNA,两份RNA样品合并,再用DNA-freeTM试剂盒(Agilent)进行溶液内DNase处理,但不加入DNase失活剂。DNase处理后,RNA用RNAeasy MinElute Cleanup(Qiagene cat#74204)处理并根据制造商的程序进行浓缩。接下来,每个样品取1μl在生物分析仪2100(Agilent)上跑样来评估RNA的质量,而用纳米微滴(NanoDrop)来定量。生物分析仪的使用与毛细管凝胶电泳类似。其结果是电泳图谱显示了分别与RNA的量对RNA的大小相关的荧光强度对时间。
球蛋白去除和靶向物制备按照优化的制造商的使用步骤使用生物素标记的球蛋白捕获寡核苷酸(Ambion球蛋白清除试剂盒)和PNA(Affymetrix基因芯片球蛋白减少试剂盒)来除去球蛋白mRNA。简而言之,球蛋白清除步骤为加入生物素标记的球蛋白捕获寡核苷酸到5μg总RNA中,并用链霉素结合的磁珠去除球蛋白mRNA。剩余的球蛋白减少总RNA用磁珠纯化并用30μl水洗脱。用1μl RNA进行生物分析仪检测,剩余的RNA在室温下用Speed Vac浓缩器浓度到8μl。对PNA球蛋白减少步骤,从RNAeasy MinElute Cleanup步骤获得的在9μl BR5中的5μg总RNA被用于下游步骤。不使用球蛋白去除试剂盒所带的柱。所有后继的步骤按基因芯片表达分析技术手册701021版Rev.3描述的进行。
数据整合实验数据包含关于PAX管血液样品加工到cRNA靶向物制备,以及生物分析仪和纳米微滴检测的信息。通过Biosizing软件(Agilent)分析电泳图谱来得出28S/18S强度比例和RIN QC指标,而纳米微滴得出RNA质量和260/280比值。由GeneChip
Figure A20058004583901731
操作软件1.1(Affymetrix)产生概括微矩阵靶向物检测质量的报告文件。JMP(SAS)被用于将这些变量时间表加在一起形成荧光元数据表。用有缩放比例和非缩放比例的微矩阵5.0运算法则计算基因表达数据的信号值来检测各种下游分析方法的效果。
统计学分析在JMP中分析统计学质量对照和元数据变量和基因表达谱之间的关系。用Arraytools3.2.0进行ANOVAs,多维排列和基因表达数据的功能分析。Richard Simon和Amy Lam建立了Beta(http://linus.nci.nih.gov/BRB-ArrayTools.html)。用dChip(Li,2001#41;Li,2001#42)画出热图和系统树图。表达数据缩放表示处理组间缩放因子内没有差异。
结果
RNA质量,球蛋白去除和靶向物制备下列RNA样品用于研究两种球蛋白去除方法对基因表达谱的影响:
1)从Jurkat细胞系(J)中分离Jurkat RNA
2)有球蛋白mRNA峰的Jurkat RNA(JG)
3)从全血中获得的Paxgene RNA
球蛋白减少步骤检测是:
1)Ambion的用生物素标记球蛋白捕获寡核苷酸的球蛋白去除方法(A)
2)Affymetrix的用PNA寡核苷酸的方法(P)
3)无球蛋白去除处理作为技术对照(C)。
始终用相同批号的JG RNA。用Ambion球蛋白去除处理的RNA对J和JG RNA有90%的回收率。针对每个RNA种类的三个技术条件中,Ambion组的cRNA的产量是最低的,然而Bmbion球蛋白去除组通过260/280值判断的RNA纯度却是最高的(表13)。
表13-杂交前变量和杂交后芯片的比较得出不同处理的RNA种类
  RNA   JurkatRNA   JurkatRNA+球蛋白   Paxgene
  处理   Ambion   PNA   Contro1   Ambion   PNA   Contro1   Ambion   PNA   Contro1
  起始材料(g)   4   4   4   4   4   4   5   5   5
  处理后产量   3.56±0.41   4   4   3.43±0.24   4   4   3.71±0.32   5   5
  调整过的cRNA产量   71.13±5.412   96.4±30.66   113.47±40.77   58.33±2.91   107.93±29.99   124.27±30.96   25.87±3.91   30.61±17.05   41.18±7.76
  CRNA260/280比值   2.01±0026   1.98±0.035   1.92±0.047   2.03±0.02   1.95±0.05   1.85±0.02   2.13±0.02   2.08±0.02   2.06±0.01
  结果
  当前调用(%)   46.8±1.18   45.5±0.62   44.8±1.65   41.53±0.83   37.4±0.7   32.37±1.56   39.33±1.38   38.53±2.39   32.77±1.39
  缩放因子   4.50±1.38   3.98±0.62   4.42±0.52   5.13±1.06   5.10±0.50   5.41±0.89   7.78±1.82   7.40±1.17   10.6±80.71
  背景   64.21±12.46   68.47±11.30   60.91±3.71   56.06±3.18   70.90±5.86   86.6±4.22   57.59±3.19   61.27±5.58   54.27±5.17
  干扰   3.36±0.71   3.58±0.70   3.40±0.29   2.92±0.28   4.02±0.75   5.34±0.10   3.23±0.34   3.34±0.45   3.07±0.40
  3’/5’GAPDH   1.06±0.04   1.05±0.03   1.09±0.07   1.06±0.07   1.09±0.10   1.14±0.02   1.70±0.11   3.59±1.86   2.25±0.11
  3’/5’肌动蛋白   1.33±0.15   1.23±0.06   1.31±0.03   1.25±0.01   1.17±0.05   1.05±0.03   2.55±0.30   5.94±3.74   3.16±0.26
用生物分析仪对J和JG RNA的cRNA谱进行比较,结果表明用Ambion(JGA)处理的JG RNA和用PNA(JGP)处理的JG RNA相对于JGC球蛋白峰(图8A中箭头所指)和球蛋白带(图8B)有明显的减少。JGA和JGP的电泳图谱和凝胶谱与未处理的JurkatRNA(JC)非常相似。JC或Ambion球蛋白去除处理的Jurkat RNA(JA)或PNA球蛋白减少步骤处理的Jurkat RNA(JP)来源的cRNA谱没有差异(数据未显示)。
Paxgene RNA间没有生物变化,因为用于每个技术条件的paxgene RNA来源于相同个体一次采血收集的合并的paxgene管。260/280比例在1.9-2.1之间的Paxgene RNA被用作起始RNA并且对paxgene RNA有~75%的回收率(表13)。
与BC(未处理)相比,用Ambion球蛋白去除(BA)和PNA球蛋白减少(BP)处理的paxgene RNA样品来源的cRNA谱中也可看到降低的球蛋白峰和带(图8C和D箭头所指)。然而,BA的cRNA大小比BP大。我们的结果全面的证实了Ambion球蛋白去除和PNA球蛋白减少方案都能有效的减少球蛋白mRNA的污染。
每个技术条件下微矩阵检测的质量每个微矩阵的poly A对照图谱用缩放信号强度和非缩放数据作图来评估微矩阵数据的质量。所有样品的四个对照探针组间获得线性关系(数据未显示)。所有的常数和主要变量,比如RPT报告中获得的缩放因子(SF),背景和干扰(见表13)用ANOVA和Wicoxon检测评估。JA,JC,JP,JGA,JGP和JGC间的,而不是BA,BP和BC内的,SF和干扰内没有统计学显著差异。因此在基因表达谱比较中使用所有探针组缩放信号强度。对Jurkat RNA,可能是由于加入的球蛋白mRNA,其背景在JGC中是最高的并且与其它有明显的差异。所有paxgene RNA间的背景内没有差异。所有微矩阵的3’/5’GAPDH比例都低于5并且显示没有RNA降解。已注意到在PNA处理的paxgene RNA内3’/5’肌动蛋白和GAPDH的比例稍高,可能是由于cRNA大小的减少(图8C的BP)。因为其它变量内没有检测到显著的差异,我们实施了进一步的统计学分析和基因表达谱的比较。
去除球蛋白增加当前调用的数量(%)和基因表达内的调用一致性与它们相应的对照JGC和BC相比,用两种方法去除球蛋白明显的增加了JGA,JGP,BA,BP当前调用的数量(%)(ANOVA,Wilcoxon检测);然而,用ANOVA和Wilcoxon检测的Jurkat RNA在三种技术条件间没有差异。进一步用研究性t检验对这些方法进行分析揭示了JGA的当前调用比JGP的较高是有显著意义的(研究性t检验,p<0.05),但BA和BP间paxgene RNA内没有明显差异(表13)。比较三个技术条件下的Jurkat RNA间当前调用一致性,并且一个称为JCAP并且不被技术条件影响的含19731基因的基因亚组(图9A中的JCAP)被鉴定为JG RNA的对照基因套。JGA和JGP的当前调用再与JCAP进行比较得出在JCAP和JGA间存在18176(=16349+1827)基因,JCAP和JGP间存在16782(=16349+433)基因(图9B),而JCAP和JGC间仅有14069基因(数据未显示)。我们的数据表明相对于JGP,JGA有1394条额外的一致调用,相对于JGC有4107条一致调用。对paxgene RNA,相对于BA/BC,BA/BP有2104条额外的一致调用,相对于BC/BP有2406条额外的一致调用(图9C)。
除评估当前调用一致性外,Jurkat和JG RNA间除补充调用外的全面调用一致性性被制表并比较了技术条件间的假阳性和假阴性比例(表14)。我们的数据证实JGA和JGP分别将一致的当前调用提高了8%和5%,相对于JGC,JGA和JGP分别有7%和4%的假阴性增加。与Jurkat RNA的“金标准”相比,JGA,JGP和JGC的计算灵敏性分别是86%,79.5%和68.2%。JGA,JGP和JGC特定值的所有处理方法保留的特异性分别是94.3%,96.2%和96.2%。这些数据表明相对于JGC,Ambion球蛋白去除方法有明显更高的灵敏性当前调用百分比,而特异性没有明显的损失(表15)。
表14-Pearson相关系数比较
  处理方法说明   Pearson相关系数
  每个样品重复3次   平均值±标准偏差
  Jurkat-Ambion   0.985±0.009
  Jurkat-PNA   0.993±0.003
  Jurkat-无处理   0.993±0.001
  Jurkat+球蛋白-Ambion   0.992±0.005
  Jurkat+球蛋白-PNA   0.996±0.001
  Jurkat+球蛋白-无处理   0.993±0.004
  Paxgene-Ambion   0.997±0.001
  Paxgene-PNA   0.987±0.009
  Paxgene-无处理   0.996±0.001
  技术间
  Jurkat RNA
  Ambion对无处理   0.986±0.005
  PNA对无处理   0.992±0.004
  Ambion对PNA   0.987±0.006
  Jurkat+球蛋白-RNA
  Jurkat RNA   0.966±0.011
  Ambion对无处理   0.983±0.003
  PNA对无处理   0.985±0.002
  Paxgene血液RNA
  Jurkat RNA   0.978±0.006
  Ambion对无处理   0.967±0.006
  PNA对无处理   0.979±0.003
  RNA种类间
  Jurkat对Jurkat+球蛋白
  JA/JGA   0.962±0.007
  JP/JGA   0.963±0.006
  JC/JGA   0.963±0.003
  JA/JGP   0.960±0.006
  JP/JGP   0.967±0.005
  JC/JGP   0.967±0.002
  JA/JGC   0.942±0.015
  JP/JGC   0.946±0.014
  JC/JGC   0.952±0.010
表15-调用一致性交叉制表
Figure A20058004583901791
P=PNA球蛋白
A=Ambion球蛋白去除
两种球蛋白减少方法造成的变化通过变量系数(CV)的比较评估三份重复间的信号变化(图10)。因为每个技术条件的缩放因子没有统计学差异,用所有探针组的缩放信号强度来制作CV图,可引入2度自由的loess合适度来使曲线适合。相对于JC,JA或JP内可看到技术条件引入的更高的CV(图10A内的虚线)。然而,通过生物素标记球蛋白寡核苷酸和PNA去除球蛋白可明显减少JG RNA在每个相应技术条件的变化(图10A内的实线)。所有中JA具有最高的CV,特别是在信号强度大于104的基因组中。该高CV可能是归因于多步的球蛋白去除步骤。与之相反,在paxgeneRNA中三份球蛋白去除重复间的CV与无处理一样低。RNA种类和纯度可能影响球蛋白去除造成的技术变量。在paxgene RNA中,PNA三份重复的CV在所有技术条件中是最高的(图10B),可能是由于PNA寡核苷酸处理的cRNA大小的降低(图8C)。
除CV(%)比较外,也计算和比较了相同RNA种类的技术条件间和RNA种类间三份重复的Pearson相关系数(再一次-对我来说很难鉴定这些观察是否有意义)(表15)。与技术条件间或RNA种类间所见到的相比,三份重复内可见到更高的信号相关性。在JG RNA内,通过生物素标记寡核苷酸(Ambion)的球蛋白去除与无处理的JGC有更低的信号相关性(0.966),但JGP与JGC有较高的相关性(0.983)。这表明相对于JGC,球蛋白去除JG RNA比JGP在基因表达谱上有更多的差异。在paxgene RNA内,PNA处理与无处理(BC)有较低的信号相关性(0.967),但JGA与BC有较高的相关性(0.978)。这表明BP和BC内比BA和BC在基因表达上有更多的差异。从paxgene RNA或JG RNA中去除球蛋白mRNA导致相同的RNA种类或在Jurkat和Jurkat+球蛋白RNA间(在表15的RNA种类间)有更高的信号相关性。
基因表达谱的多维排列聚类分析我们实施多维排列(MDS)聚类分析来进一步评估每个技术条件下各组样品间的相关性。因为非缩放数据和缩放数据有类似的聚类模式,我们只显示了用非缩放信号强度的所有探针组的MDS点阵图(图11)。我们的数据显示每个三份重复都被紧密的聚类,并且不同技术条件下JurkatRNA的三重聚类相互间非常接近。与和Jurkat RNA聚类最接近的JGA Jurkat RNA三重聚类相比,不同技术条件的JG RNA三重聚类彼此间更为分开,(图11A)。Paxgene RNA也形成了相应于每个技术条件的3个各自的三重聚类(图11B)。
基因表达谱的分层聚类分析用中心相关性和平均连锁参数分析不同技术条件的Jurkat和JG RNA的全面表达谱(图12A)。与MDS图一致,通过生物素标记球蛋白寡核苷酸去除球蛋白mRNA显示与Jurkat RNA组类似的基因表达谱,并与Jurkat RNA样品在同组内聚类(图12A)。这18个芯片分组为6个类别为JA,JP,JC,JGA,JGP和JGC,用随机变量模型内的单变量检测来比较这些组间的基因表达谱。类比较得出8614个差异表达的基因,这些将进一步用dChip软件分析进行聚类。
我们按系统树图右边指示的将这些差异表达的基因分为4组(图12B)。组I代表大多数在JGA和所有的Jurkat样品中下调的基因,它包括球蛋白基因和球蛋白mRNA交叉杂交影响的基因。组II代表Jurkat RNA样品中上调而在所有的JG样品中下调的基因。这可能包括表15中的一些假阴性基因。假阴性基因可能有球蛋白RNA干扰造成的负影响产生,得出一个低的信号强度。组III代表用生物素标记球蛋白寡核苷酸方案减少球蛋白RNA后显示,但PNA处理和无处理仍保持下调的基因(图12B III)。组IV代表生物素标记球蛋白寡核苷酸处理所得的唯独上调的基因。这组能包括表14中的一些假阳性基因。
用相同的方法,用中心相关性和平均连锁来分析和聚类共9个paxgene血液RNA样品的BA,BP和BC间的基因表达谱和差异表达基因谱。我们的结果显示,可能是由于球蛋白的减少,用生物素标记的球蛋白寡核苷酸和PNA寡核苷酸去除球蛋白mRNA显示了更相近的基因表达谱并在同组内被聚类(图12C)。此外,用随机变量模型的单变量检测在paxgene血液RNA样品间得到1988个差异表达基因(图12D)。这个聚类分析结果表明BA和BC的差异表达基因谱比BP更类似。这与BA和BC间更高的相关性是一致的(表14)。
实施例5:正常,发热呼吸道疾病和康复表型的基础军事新兵中的 转录组监控
材料和方法
参加标准和样品收集LAFB是所有征召到美国空军的基础军事新兵集中的地方。BMTs被组织为56-60个人的飞行大队,在一个封闭的地方吃,睡和训练。每周多达40-50BMTs出现FRI,其中有50-70%是由于腺病毒。LAFB IRB批准和正式同意后,每个志愿者抽取约15ml血液充满于4-5个PAX管中。在训练的1-3天,按标准方法(Preanalytix#23)从健康的BMTs中抽取血液到PAX管中,但不从这群人中收集鼻腔清洗物。训练期间,体温为38.1℃或更高的BMTs提供一份鼻腔清洗物和血液样品。这些个体分类为无腺病毒引起的发热组和腺病毒引起的发热组。约三周后,从收集样品的腺病毒引起的发热志愿者再次收集血液和鼻腔清洗物成为康复组的样品。所有的PAX管在室温下保持2小时,再-20℃冻存并干冰运输到华盛顿,DC的海军研究实验室处理。鼻腔清洗物按标准方法操作,用5ml生理盐水清洗鼻咽,再收集协调物于无菌容器中。鼻腔清洗物在4℃储存1-24小时再分装后送去培养腺病毒。所有BMTs在收集样品前填写标准问题答卷。筛选到达基础训练基地4周内出现剧烈身体疾病的健康的个体。按种族,敏感症,最近受伤史和吸烟史筛选BMTs来评估复杂的基因表达变量。记录引起喉咙痛,窦充血,咳嗽,发热,寒颤,反胃,呕吐,痢疾,疲劳,身体疼痛,流鼻涕,头痛,胸痛和皮疹的呼吸症状的持续时间和类型。记录身体体检。
样品处理用PAX系统进行血液收集和RNA分离,该系统包括一个收集血液的真空管(PAX管)和一个从全血中分离总RNA的加工试剂盒(PAX试剂盒)(Jurgensen#32;Jrugensen#33)。分离的RNA被扩增和标记,并分别在此处注明为A和B矩阵的HG-U133A和HG-U133B Genechip
Figure A20058004583901831
微矩阵(Affymetrix)上检测。
全血总RNA的分离冻存的PAX管在室温下溶化2小时,再按PAX试剂盒手册(Preanalytix#24)描述的方法抽提总RNA,但通过增加蛋白酶K从每样品40μl到80μl(>600mAU/ml),延长55℃温育时间从10分钟到30分钟,再离心时间为30分钟或更长这些优化来帮助形成紧密的沉淀。没有实施可选的柱上DNase消化。纯化的总RNA于-80℃存放。
制备靶向物为了更完全的去除纯化RNA中的DNA,合并双份RNA样品,再用DNA-freeTM试剂盒(Ambion)进行溶液内DNase处理。然而,为了有助于DNase活化磁珠的去除,全部反应液离心通过一个离心柱(Qiagen,Cat#79523),而不是在不搅动磁珠沉淀的情况下吸取沉淀上清液。随后,每个样品取1μl在生物分析仪(Agilent)上跑样来评估RNA的质量和数量。生物分析仪的使用与毛细管凝胶电泳类似。其结果是电泳图谱显示了分别代表了RNA的量对RNA的大小荧光强度对时间(图13a)。然后,5μgRNA按标准方法(Thach,2003#18)通过乙醇沉淀浓缩。所有后面的步骤都按基因芯片表达分析技术手册701021版Rev.3描述的进行。
整合数据数据库包括临床数据,如标准问卷描述的信息,全血计数(CBC)和血液样品处理。实验室数据包括样品处理相关的信息,从PAX管收集的血液到RNA提取,也包括后续的生物分析仪检测。Biosizing(Aglient)软件对电泳图谱进行分析获得28S/18S强度比例和RNA质量,通过Degradometer 1.1(Auer,2003#26)软件来整理,测量和计算降解和凋亡因子。通过GeneChip
Figure A20058004583901832
操作软件1.1(Affymetrix)产生归类微矩阵把检测质量的报告文件。用JMP(SAS)将各种数据表连接在引起形成一个超过1000个纵列的元数据表。对基因表达数据,用不缩放或标准化的微矩阵5.0版运算法则计算信号值。这使得各种缩放和标准化方法的后续检测被进行。
统计学分析在JMP中分析元数据变量间的统计学质量控制和相关性。在Richard Simon和Amy Lam建立的Arraytools 3.2.0 beta(http://linus.nci.nih.gov/BRB-ArrayTools.html)中,用基因表达数据运行ANOVAs和表型的类预测。用dChip(Li,2001#41;Li,2001#42)制作热图和系统树图。通过Arraytools和EASE(Hosack,2003#30)的帮助分析基因功能。数据分析主要由D.T.实施。
对基因表达数据实施缩放。把每个血液样品的相同的杂交液加在A然后B芯片上,使两个微矩阵上的数据串联形成有效的微矩阵。这避开了分别分析两个数据套的问题。根据大量基于表达稳定性的各种组织类型的研究(Affymetrix,2002#27)挑选出来A和B微矩阵间通用的100个对照探针组。因此,所有的微矩阵数据用100个对照探针组的截尾均值来缩放到500靶值。其结果为不随时间变化的的稳定缩放因子(SF)并且感染状态表型间SF没有差异(ANOVA,p=0.1047A微矩阵,p=0.1782B微矩阵)。这种缩放方法使相应的的A和B微矩阵相互串联并且也去除非基因特异的变量。
结果
临床表型该研究征召了三十个健康人,19个腺病毒培养阴性的FRI病人,30个腺病毒培养阳性的FRI病人和30个腺病毒阳性FRI恢复的病人。这四种感染状态表型的征召者年龄相差±3岁,种族上也是相同的。只征召男性BMTs。选择适合基因表达分析标准的样品后,17个无腺病毒FRI病人生病时间为5±3天(平均值±SD),而26个有腺病毒FRI的病人生病时间为8±4天(p=0.006,Wilcoxon)。所有组症状发生的几率为:喉咙痛(95.3%),咳嗽(93%),窦充血(90.7%),头痛(88%),发冷(84%),流鼻涕(81%),身体痛(65%),不舒服(63%),反胃(54%)痢疾(14%),胸膜炎性胸痛(14%),呕吐(14%)和皮疹(0%),并且FRI组间没有明显的差异。
BMT群PAX系统来源的RNA的质量和变化为了鉴定一个群体中各表型的临床相关的基因表达谱差异,必须是用于微矩阵的RNA样品代表体内转录本的量。用PAX系统来最小化处理收集后血细胞并立刻稳定RNA和停止转录。我们以前已说明了两种用PAX系统提供用于微矩阵分析的稳定的RNA的方法(Thach,2003#18)。
为了评估在本研究中所分析的95个微矩阵上的RNA质量,我们使用了最近公布的来源于RNA电泳图谱的指标(Auer,2003#26)。降解因子,即分子量低于18S核糖体峰的带的平均强度与18S带强度的比例乘以100的评估,证实RNA的最小降解(图13)。这个样品的降解因子与作为微矩阵上RNA质量评估内部检测的A矩阵上的gapdh 3’/5’(图13c;r=0.3,p=0.008,ANOVA)和B矩阵上的actin 3’/5’(r=0.2;p<0.05,ANOVA)相关。在28S/18S对降解因子gapdh 3’/5’和actin 3’/5’间没有明显的相关性,表明降解因子是微矩阵分析中RNA质量评估的一个很好的方法。各表型小组间的降解因子没有明显的差异。
凋亡因子,即28S对18S峰高度的比例的评估,表明高比例的血细胞遭受凋亡性细胞死亡。降解因子,凋亡因子,28S/18S,总RNA产量的分配见图13b。在各表型小组间凋亡因子没有见到明显的差异。冻存期和降解因子间没有明显的相关性(图13d);凋亡因子,RNA产量,28S/18S或gapdh 3’/5’和actin 3’/5’间也没有相关性。
我们鉴定了是否血细胞类型异质会影响检测转录本的敏感性。对影响微矩阵当前调用数量的全血计数(CBC)变量的评估证实当前调用探针组数量和细胞血色素平均值(MCH)间有线性相关性。只有B矩阵才检测到明显的效果(r=0.272,p=0.008,ANOVA)(图13e)。回归线方程表明对每pg血色素的增加,B矩阵上有100个探针组的当前检测调用或2%平均数的当前调用探针组会减少。感染状态表型间MCH内没有差异。
BMT群PAX系统来源RNA的微矩阵检测质量对多个对照表对微矩阵扫描的日期作图来寻找质量指标随时间变化的稳定性,鉴定超标者并与矩阵制造商建议值进行比较。转录本的当前比例A矩阵是32±10(平均值±3SD),B矩阵是21±6。gapdh和actin 3’/5值低于Affymetrix建议的上限3(Affymetrix,2004#29)。A矩阵的干扰值是3.6±1.3,B矩阵为2.9±0.8。A矩阵的平均背景是100±48,B矩阵是78±33。排除已知是不同或错误成立的矩阵组后,保留了共95个稳定质量指标的A和B矩阵套。这95套是分批处理的,对四种感染状态表型有几乎相同的代表性。因此,这四组间的比较应该检测生物差异,因为这些组有类似的处理引起的变化。
基因表达谱在转录本分层聚类的热图上展示了基因表达谱来定性和显现我们军队剖面图模式(图14)。起始的检测显示与非发热健康人和恢复病人相比,发热群体中具高表达水平的大量转录本(图14,灰色条)和具低表达水平的较小量转录本(图14,紫色条)。在健康和恢复病人间转录本也显示有差异(图14,灰色条),而在这个真实的检测中,无腺病毒发热对腺病毒引起的发热间没有明显的转录本组表现出差异。在每个组内观察到了个体间的变化,表明这个群体中的多种免疫反应。
感染状态表型的类预测以上的识别模式表明在健康,发热和恢复病人间有表达水平差异的转录本。因此运行类预测来寻找最好归类四种感染状态表型的转录本组。>80%非当前调用探针组被过滤,得到15,721个探针组进行进一步分析。为了监控类预测,标记发热的小组根据鉴定呼吸道病毒培养来鉴定存在或不存在腺病毒。
图14表明个体的发热状态是样品间基因表达谱差异的主要来源,这已被样品的未监察聚类所证实。因此用监察的类预测分析来寻找首先归类非发热对发热病人的转录本系列(结点1),然后在非发热病人中进一步归类健康或康复病人的转录本系列(结点2),在发热病人间进一步归类无或有腺病毒感染的转录本系列(结点3)。通过这个结点图进行的样品分隔可通过二进制树形类预测分析来证实。
与癌症研究的数据(Golub,2004#34,Valk,2004#9)不同,没有最适合于感染疾病分类的转录本选择方法或类预测运算法则被报道。因此,我们在留一交叉验证的时候决定了获得最高正确类预测比例转录本选择方法和分类运算法则。为了评估每个结点优选的转录本选择分类参数,变化单变量P值的截留值来选择两组间表现出统计学明显差异的,P值等于或小于一套截留水平的探针组。因为P值截留越严格,探针组的数量越少。随后,每个P值截留水平所选择探针组被用于用各种运算法则和交叉验证分析进行的样品归类。针对结点1,2和3的归类,分别从10-2,10-3,10-5(图15a-c,左下角)中选择优选的P值截留水平。
一旦一个优选的P值截留水平被评估并一直使用,可变化每个结点的另一个截留值倍比变化的标准(图15a-c,x轴)。图15表明当截留水平倍性变化上升时,六种运算法则测试的正确比例标记线非常接近,但方法间的差异差不多是10-20%。图15中黑色箭头指示了在特定P值和截留倍性变化值时最优的正确比例分类。对于非发热和发热病人,用支持向量机运算法则根据分类系统中47个探针组选择的10-2p值截留水平和>5倍性变化截留值获得99%的正确调用比例(图15a)。对于健康对康复病人的归类,用对角线性偏差分析运算法则根据分类系统中8个探针组选择的10-3p值截留水平和>1.9倍性变化截留值获得87%的最优正确比例(图15b)。对于无腺病毒和有腺病毒感染引起的发热病人的归类,用支持向量机运算法则根据分类系统中11个探针组选择的10-5p值截留水平和>1.7倍性变化截留值获得91%的优选正确比例(图15c)。
图16显示了各种运算法则错误归类的样品和所选择的转录本的相关基因表达谱。对结点1,腺病毒引起的发热群没有错误归类的个体,而错误归类的样品倾向于属于无腺病毒引起的发热或康复群体。对于结点2,错误归类的样品似乎平均分布于健康和康复样品间,而对于结点3,错误归类的样品倾向于在非腺病毒引起的发热群体中。有一个现象就是一些样品无论用什么运算法则都被错误归类。
非发热对发热,健康对康复和无腺病毒感染引起的的发热对有腺病毒引起的发热病人的评估的最优正确比例分别是99%,87%和91%。为了鉴定这些比例的可靠性,实施2000次交换来进行交换测试。所得的P值分别是<0.0005,0.001和<0.005。
归类组中基因的功能图16中显示了得到类预测结果的已发现转录组的标识符。用于归类发热状态的47个探针组(图16a和表7)代表40转录本。它们包括了许多被干扰素诱导的转录本,包括IFI27,IFI44,IFI35,IFRG28,IFIT1,IFIT4,OAS1,OAS2,GBP1,CASP5,MX1和G1P2。此外,OAS1和OAS2催化2’,5’腺苷寡核苷酸来活化RNaseL,抑制细胞蛋白合成,而MX1是GTPase家族的一员。OAS1,OAS2和MX1表现出抗病毒功能,并且有趣的是,高滴度天花感染非人灵长类后很短时间内已发现被活化(Rubins,2004#35)。补体级联所涉及的转录本,抗体/抗原复合物的下游C1QG,抑制补体第一组分活性的SERPING1都与发热相关。TNF-alpha和IL-1诱导基因,胞外基质稳定性和细胞移动相关的分泌蛋白TNFAIP6,参与MAPK信号途径和TNF和IL1受体下游的STK3和CASP5都被鉴定为类预测组分。在适应免疫反应和结合IgG中起作用的FCGR1A是归类组分中的一员。其它已知功能与FRI相关的较不清楚的和未知功能的转录本也被鉴定。运行基因的本体描述和观察与预期的发生数量比值如下(见表8-9):GTP结合(6),鸟核苷酸结合(6),对病毒反应,免疫反应(8),防御反应(7),对有害物/病原体/寄生虫反应(6),并对胁迫反应(3)。
区别健康对康复病人的8个探针组分类系统(表10)对7个转录本作图,包括与核糖体结构有关的RPI27和RPS7,免疫球蛋白重链恒定区mu转录本IGHM,参与细胞粘连,移动和组织重构的LAMA2及与其它功能相关的转录本如DAB2,KREMENI和EVA1。
区别非腺病毒引起的发热对腺病毒感染引起的发热的10个转录分类物(表11)包括白介素1受体附属蛋白IL1RAP,两个干扰素诱导基因,也是发热状态的分类物的IFI27和IFI44;参与细胞与细胞和细胞与基质相互作用的并且在感染人免疫缺陷病毒的个体发现的表达提高的LGALS3BP。其它与腺病毒FRI相关的较不清楚的已知功能的或未知功能的转录本包括ZCCHC2,ZSIG11,NOP5/NOP58,MS4A7,LY6E和BTN3A3。
讨论
在一个相对大的包括不同感染状态表型人的样本中严格评估用PAX管处理的样品RNA质量后,我们对来源于健康,无和有腺病毒感染引起的FRI和康复个体的全血样品进行了定性和比较,评估了类预测方法学,发现嵌套的转录本组能优选的归类感染状态表型并且开始涉及到FRI参与的途径和基因功能。
我们将以前报道的名为降解因子的质量控制指标(Auer,2003#26)应用到我们的RNA样品中,并且决定这个因子与微矩阵上质量控制指标(gapdh 3’/5’和actin 3’/5’)有关。通过在微矩阵处理前评估生物分析仪获得的有效电泳图谱数据,这个降解因子能容易的用于大量群体的微矩阵研究,并且能设置一个标志质量差样品的指示剂。我们发现典型使用的质量指标,如28S/18S比例在1.8到2.0的传统标准范围外有很高的可变性,并且与微矩阵中出现的质量控制指标相关性很差。
当评估信号对干扰质量指标时,我们发现MCH明显的只影响B矩阵的当前调用数量,很可能是由于相对于A矩阵(Affymetrix,2002#27)B矩阵上的低表达转录本检测。在探针设计的时候,A芯片的探针比B芯片上的与更多的注释相联系。MCH是指每红血球细胞的血色素pg量,可能直接与全血样品中球蛋白mRNA量相关;以前的研究已证实细胞系总RNA中球蛋白mRNA转录本增加量的加入减少当前调用比例(Affymetrix,2003#28)。这个因素在将来的微矩阵研究中将需要被控制,或者球蛋白mRNA将需要被减少。在本研究中,各感染状态表型间的MCH没有差异。
在监督分析期间,我们除P值截留外还变化倍比变化截留值来优化正确分类比例。这些组合的标准选择两组间不仅有统计学差异,还在特定的倍性变化阈值上变化的转录本,减少可能代表干扰的转录本。当基因表达谱表现大量一致的差异,比如在非发热对发热病人间,分类的准确性似乎是可耐受转录本选择参数和运算法则的变化的;需要较严格的P值和倍比变化截留水平来选择能归类健康和康复或发热病人到准确率分别为87%和91%的有信息的转录本。
样品的错误归类倾向于更可能是异源的群体,这表明错误分类可能是由于缺少分类标记的特异性。在将来的更大范围的研究中,康复群体可能根据恢复的时间进一步进行亚分类,无腺病毒发热的群体根据所鉴定的特异病原体来进行亚分类。图16中显示的分类物中的大部分转录本在留一交叉验证期间保持在分类物中100%的时间(100%CV支持)。因此,以图16a为例的,在两个临床表型的个体在被研究的时间中,分类物中这些转录本有一致的差异。腺病毒FRI群体的个体比非腺病毒FRI的群体的个体有生病时间更长的趋势,这潜在的说明了两组间的基因表达差异。报道中的具疾病状态的这些基因变化的相关性也可表明这些基因参与人体内对腺病毒感染的宿主发热和免疫反应。这些转录本始终如一地表现出组间最大的倍比变化,表明表达中的变化是在途径水平的,不可能单独通过细胞浓度差异被说明。此外,无腺病毒对腺病毒引起的发热病人间细胞类型浓度中没有明显的差异。对发热和免疫反应的转录本相关性来源于人体内自然感染,表明这些基因在群体水平的宿主反应中的重要作用。转录本的嵌套组得出类似的正确分类百分比,很可能是由于每个转录本的表达是非独立的,但与相关途径中的其它转录本相关。与免疫反应无关功能或未知功能的转录本的发现暗示这些转录本应该在感染表型模型体系中被进一步研究以说明机制功能。
我们已证实人们能从其它病因引起的FRI的背景中预测腺病毒感染引起的FRI病人的类型,这支持了生物监控和发病机理研究中使用基因表达的可能性。据我们所知,这是首次证实通过宿主的转录信号对感染疾病进行分类。我们试图将这个发现延伸到其它呼吸道病原体中,包括病毒和细菌,并延伸到妇女,以进一步鉴定应用该技术到生物防御和感染疾病监控的能力。
本发明中无数的优化和改变很可能是根据以上的讲述,因此它在随后的权利要求的范围内很可理解的,除本文特异描述外,本发明可在按其它方式被实施。
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49.总结,肺炎PORT严重度指数是如何得来的。
病人按照两步处理方式被分为5个严格的类群。
第一步:鉴定病人是否符合I类的下列标准:年龄<50岁,没有以下5个共病条件(如肿瘤疾病,肝病,充血性心力衰竭,脑血管疾病,和肾病),正常或只是温和的疯狂生命体征和正常的精神状态。
第二步:没有分配到I类的病人根据3个人口统计变量(年龄,性别和护理院住处)5个共病条件(同上),5个身体检测结果(脉搏,125次/分钟;呼吸速度,30次/分钟;心脏收缩压,<90mmHg;体温<35℃或40℃和变化的精神状态)和7个实验室和/或X射线照射结果(动脉pH,<7.35;血液尿素氮水平,30mg/dL;钠离子水平,<130mmol/L;葡萄糖水平,250mg/dL;雪球密度,<30%;O2饱和引起的低血氧症,脉搏血氧仪<90%or动脉血气<60mm Hg;和X光照片基线上的腹膜积液)分配到II到V类中。对I到III类,住院一般不需要。对IV和V类,病人将一般需要住院。
应该注意到社会因素如门诊支持体制和遵守治疗的可能性都没有包括在这个评估内。
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补充信息:电子形式提供的表的清单和简单描述
表16-交叉验证期间对发热状态进行类预测的分类物的实施(如发热对非发热病人)。
表17-交叉验证期间分类物的实施,表16的参数表。
表18-分类物的组成,发热状态类预测意义在0.01水平(按t值分类)的基因清单。
表19-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表18中显示。
表20-交叉验证期间对腺病毒引起的发热和非腺病毒引起的发热病人类预测的分类物的实施。
表21-交叉验证期间分类物的实施,表20的参数表。
表22-分类物的组成,腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热病人类预测的意义在0.01水平(按t值分类)的基因清单。
表23-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表22中显示。
表24-交叉验证期间对健康对康复病人类预测的分类物的实施。
表25-交叉验证期间分类物的实施,表24的参数表。
表26-分类物的组成,健康对康复病人类预测的意义在0.01水平(按t值分类)的基因清单。
表27-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表26中显示。
表28-区别发热状态的基因清单(如发热对非发热病人)。
表29-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表28中显示。
表30-区别有腺病毒对无腺病毒病人的基因清单。
表31-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表30中显示。
表32-区别健康对康复病人的基因清单。
表33-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,表中的有意义基因在表32中显示。
序列表
<110>布赖恩·K·艾格
     埃里克·H·汉森
     迈克·J·詹金斯
     林宝钏
     克里斯·C·奥尔森
     罗伯·K·罗利
     大卫·A·斯坦杰
     德宗·C·撒奇
     克拉克·J·蒂贝特斯
     伊丽莎白·A·沃特
     吉米·林·刘
<120>使用血液中宿主基因表达生物标记诊断和预防感染疾病临床表型和其它生理状态
<130>97417WO1
<141>2005-11-07
<150>US 60/626,500
<151>2004-11-05
<160>5
<170>PatentIn version 3.3
<210>1
<211>25
<212>DNA
<213>人造序列
<220>
<223>合成DNA
<400>1
gttgctaact acgatccaga tattg                                    25
<210>2
<211>22
<212>DNA
<213>人造序列
<220>
<223>合成DNA
<400>2
cctggtaagt gtctgtcaat cc                                       22
<210>3
<211>28
<212>DNA
<213>人造序列
<220>
<223>合成DNA
<400>3
cagtatgtgg aatcaggcgg tggacagc                                 28
<210>4
<211>20
<212>DNA
<213>人造序列
<220>
<223>合成DNA
<400>4
tccctacgat gcagacaacg                                          20
<210>5
<211>21
<212>DNA
<213>人造序列
<220>
<223>合成DNA
<400>5
agtgccatct atgctatctc c                                21
表16-交叉验证期间分类物的实施:
微矩阵号  分类标号            A     B  C    D   E   F   G
1         913344_07_25_03 H  6979  是  是  是  是  是  是
2         191589_04_12_03 H  7019  是  是  是  否  是  是
3         288558_04_12_03 H  6969  是  是  是  是  是  是
4         396378_07_25_03 H  6990  是  是  是  是  是  是
5         822340_04_25_03 H  7068  是  是  是  是  是  是
6         148906_09_04_03 H  6898  是  是  是  是  是  是
7         028392_02_20_03 H  6951  是  是  是  是  是  是
8         818141_03_22_03 H  7082  是  是  是  是  是  是
9         638040_02_20_03 H  6931  是  是  是  是  是  是
10        620587_04_21_03 H  7021  是  是  是  是  是  是
11        162524_05_08_03 H  6922  是  是  是  是  是  是
12        866242_03_29_03 H  7156  否  否  是  是  否  否
13        035239_02_20_03 H  6868  是  是  是  是  是  是
14        005192_04_26_03 H  7060  是  否  是  是  是  是
15        864840_02_20_03 H  6949  是  是  是  是  是  是
16        178636_07_12_03 H  7019  是  是  是  是  是  是
17        241993_05_08_03 H  6944  是  是  是  是  是  是
18        518251_03_17_03 H  7081  是  是  是  是  是  是
19        777617_03_29_03 H  7040  是  是  是  是  是  是
20        609124_04_01_03 H  6998  是  是  是  是  是  是
21        851762_03_29_03 H  7153  是  是  是  是  是  是
22        342762_03_15_03 H  7068  是  是  是  是  是  是
23        972194_05_08_03 H  6946  是  是  是  是  是  是
24        047313_06_07_03 H  7016  是  是  是  是  是  是
25        054914_05_08_03 H  7012  是  是  是  是  是  是
26        007808_07_24_03 H  7086  是  是  是  是  是  是
27        699520_07_24_03 H  6978  是  是  是  是  是  是
28        486801_03_22_03 H  7172  是  是  是  是  是  是
29        800380_07_24_03 H  6901  是  是  是  是  是  是
30        589657_07_12_03 H  7028  是  是  是  是  是  是
31        267240_07_25_03 H  7028  是  是  是  是  是  是
32        721312_07_25_03 H  7001  是  是  是  是  是  是
33    576224_07_24_03 H  6945  是  是  是  是  是  是
34    806203_05_10_03 H  7021  是  是  是  是  是  是
35    706120_07_24_03 H  6942  是  是  是  是  是  是
36    770482_05_24_03 H  7135  是  是  是  是  是  是
37    019089_07_25_03 H  7019  是  是  是  是  是  是
38    081293_07_24_03 H  6944  是  是  是  是  是  是
39    403356_07_24_03 H  6986  是  是  是  是  是  是
40    103898_06_07_03 H  7149  是  是  是  是  是  是
41    569752_09_04_03 H  6939  是  是  是  是  是  是
42    708734_07_12_03 H  7083  是  是  是  是  是  是
43    392264_07_24_03 H  7049  是  是  是  是  是  是
44    536912_07_12_03 H  7020  是  是  是  是  是  是
45    875574_07_25_03 H  6998  是  是  是  是  是  是
46    534050_07_25_03 H  6989  是  是  是  是  是  是
47    901069_09_17_03 H  6962  是  是  是  是  是  是
48    318859_09_04_03 H  6943  是  是  是  是  是  是
49    763605_06_07_03 H  6941  是  是  是  是  是  是
50    988168_06_07_03 H  7032  是  是  是  是  是  是
51    307208_07_24_03 H  6954  是  是  是  是  是  是
52    097617_07_24_03 H  6938  是  是  是  是  是  是
53    288558_03_24_03 S  7098  是  是  是  是  是  是
54    822340_04_03_03 S  7001  是  是  是  是  是  是
55    191589_03_27_03 S  7018  是  是  是  是  是  是
56    203014_08_29_03 S  6987  是  是  是  是  是  是
57    818141_03_03_03 S  7057  是  是  是  是  是  是
58    310740_04_12_03 S  6858  是  是  是  是  是  是
59    620587_04_04_03 S  7056  是  是  是  是  是  是
60    127596_03_11_03 S  6985  是  是  是  是  是  是
61    866242_03_05_03 S  7010  是  是  是  是  是  是
62    572234_06_04_03 S  7020  是  是  是  是  是  是
63    005192_03_26_03 S  6995  是  是  是  是  是  是
64    148161_06_25_03 S  7001  是  是  是  是  是  是
65    178636_06_26_03 S  6966  是  是  是  是  是  是
66    518251_02_27_03 S  7057  是  是  是  是  是  是
67    436639_03_03_03 S  7040  是  是  是  是  是  是
68    777617_03_04_03 S  6903  是  是  是  是  是  是
69    851762_03_07_03 S  7001  是  是  是  是  是  是
70    342762_02_24_03 S  7011  是  是  是  是  是  是
71    086477_04_16_03 S  6955  是  是  是  是  是  是
72    047313_05_22_03 S  6950  是  是  是  是  是  是
73    867060_04_16_03 S  7048  否  否  否  否  否  否
74    486801_03_07_03 S  6983  是  是  是  是  是  是
75    589657_06_24_03 S  7145  是  是  是  是  是  是
76    806203_04_16_03 S  7001  是  是  是  是  是  是
77    721312_07_09_03 S  7007  是  是  是  是  是  是
78    770482_05_02_03 S  7001  是  是  是  是  是  是
79    103898_05_21_03 S  6935  是  是  是  是  是  是
80    050853_08_28_03 S  6885  是  是  是  是  是  是
81    927492_04_03_03 S  6933  是  是  是  是  是  是
82    011470_09_10_03 S  7009  是  是  是  是  是  是
83    708734_06_24_03 S  6955  是  是  是  是  是  是
84    664013_09_15_03 S  6892  是  是  是  是  是  是
85    536912_06_24_03 S  6976  是  是  是  是  是  是
86    063961_09_10_03 S  6960  是  是  是  是  是  是
87    901069_08_28_03 S  7077  是  是  是  是  是  是
88    114071_08_22_03 S  6913  是  是  是  是  是  是
89    763605_05_19_03 S  7087  是  是  是  是  是  是
90    539852_09_05_03 S  7022  是  是  是  是  是  是
91    988168_05_21_03 S  6941  是  是  是  是  是  是
92    379661_09_02_03 S  6967  是  是  是  是  是  是
93    827495_09_08_03 S  6980  是  是  是  是  是  是
94    097881_08_26_03 S  7120  是  是  是  是  是  是
95    596752_08_27_03 S  7034  是  是  是  是  是  是
正确归类百分比                 98  97  99  98  98  98
A=分类物中基因的数量
B=复合协变量预测法正确与否?
C=对角线性鉴别分析法正确与否?
D=1近邻法正确与否?
E=3近邻法正确与否?
F=最近中心法正确与否?
G=支持向量机法正确与否?
表17-交叉验证期间分类物的实施
复合协变量预测分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性  PPV    NPV
H     0.981   0.977   0.981  0.977
S     0.977   0.981   0.977  0.981
1近邻法分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性  PPV    NPV
H     1        0.977  0.981  1
S     0.977    1      1      0.981
3近邻法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
H      0.981   0.977   0.981  0.977
S      0.977   0.981   0.977  0.981
最近中心法分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性  PPV    NPV
H     0.981   0.977   0.981  0.977
S     0.977   0.981   0.977  0.981
支持向量机法分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性  PPV    NPV
H     0.981   0.977   0.981  0.977
S     0.977   0.981   0.977  0.981
对角线性鉴别分析法分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性   PPV    NPV
H     0.962   0.977    0.98   0.955
S     0.977   0.962    0.955  0.98
表18
203276_at,227458_at,210592_s_at,202446_s_at,226459_at,216950_s_at,218280_x_at,
202430_s_at,214511_x_at,223502_s_at,214329_x_at,223501_at,203455_s_at,214290_s_at,
226117_at,202912_at,219014_at,211368_s_at,223220_s_at,208966_x_at,209498_at,
201601_x_at,213988_s_at,221492_s_at,205896_at,209369_at,202708_s_at,201061_s_at,
202688_at,206332_s_at,226603_at,202687_s_at,211883_x_at,210166_at,223834_at,
203964_at,200673_at,200986_at,200985_s_at,211275_s_at,212268_at,209970_x_at,
205098_at,206011_at,227266_s_at,213293_s_at,208012_x_at,214022_s_at,209762_x_at,
212657_s_at,226353_at,207574_s_at,202307_s_at,208959_s_at,208436_s_at,230585_at,
206025_s_at,238439_at,204224_s_at,225251_at,211367_s_at,227609_at,39402_at,202193_at,
230036_at,201924_at,211366_x_at,212335_at,217995_at,204232_at,201318_s_at,
210101_x_at,205067_at,202087_s_at,224414_s_at,239196_at,117_at,214150_x_at,
204526_s_at,201060_x_at,222154_s_at,238025_at,235568_at,206765_at,219938_s_at,
202748_at,217933_s_at,242907_at,217167_x_at,213361_at,201554_x_at,231769_at,
209304_x_at,209091_s_at,217823_s_at,209417_s_at,237563_s_at,225622_at,212807_s_at,
217883_at,200983_x_at,205552_s_at,206026_s_at,235508_at,233375_at,200615_s_at,
208659_at,204780_s_at,228152_s_at,205241_at,201649_at,219669_at,218809_at,204068_at,
224707_at,223993_s_at,200096_s_at,201921_at,201193_at,218282_at,202269_x_at,
218383_at,201296_s_at,209310_s_at,200663_at,233540_s_at,204747_at,224917_at,
235670_at,225940_at,218999_at,210582_s_at,241916_at,202270_at,231577_s_at,201761_at,
222859_s_at,201470_at,229521_at,204781_s_at,222670_s_at,227014_at,224009_x_at,
230370_x_at,219806_s_at,217769_s_at,55692_at,201760s at,207500_at,200734_s_at,
221345_at,203567_s_at,218943_s_at,229450_at,218728_s_at,228306_at,224983_at,
206637_at,228439_at,223952_x_at,201999_s_at,242625_at,200096_s_at,203127_s_at,
200701_at,211764_s_at,205842_s_at,227697_at,223880_x_at,204502_at,225783_at,
208405_s_at,209069_s_at,206584_at,208653_s_at,210449_x_at,208639_x_at,212185_x_at,
225076_s_at,211889_x_at,203143_s_at,204249_s_at,211067_s_at,221816_s_at,203922_s_at,
207551_s_at,203595_s_at,226757_at,212203_x_at,208392_x_at,235514_at,221528_s_at,
217835_x_at,206978_at,218323_at,225636_at,209040_s_at,218986_s_at,205781_at,
208965_s_at,233632_s_at,207181_s_at,208724_s_at,218559_s_at,225415_at,224374_s_at,
226354_at,202907_s_at,229937_x_at,221827_at,202530_at,209004_s_at,215884_s_at,
228869_at,217738_at,225931_s_at,209451_at,219209_at,219622_at,221485_at,213294_at,
244050_at,226968_at,226702_at,243271_at,217898_at,226416_at,210784_x_at,235971_at,
210140_at,229968_at,204279_at,217826_s_at,214590_s_at,214453_s_at,229625_at,
211561_x_at,207104_x_at,238581_at,201422_at,218618_s_at,222986_s_at,231513_at,
217502_at,202100_at,210224_at,217733_s_at,218404_at,216252_x_at,211075_s_at,
209124_at,225344_at,225353_s_at,209575_at,221653_x_at,218130_at,203397_s_at,
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表19-GO分类和原始分类的“观察对预期”表,所列显示了表18中的7019个基因-
细胞组分
GO号    选择亚系中观察到的  选择亚系预期的   观察/预期   GO分类
42101   5                   2.43             2.06        T细胞受体复合物
1772    5                   2.43             2.06        免疫学突触
145     5                   2.43             2.06        exocyst
分子功能
GO号   选择亚系中  选择亚系中   观察      GO分类
       观察到的    预期到的     /预期
30911  7           3.38         2.07      TPR区域结合domain binding
17040  6           2.89         2.07      神经鞘氨醇酶活性
16721  7           3.38         2.07      氧化还原酶活性\作为受体作用于超氧自由基
16454  5           2.41         2.07      C-肉碱棕榈酰转移酶活性
16314  8           3.86         2.07      磷脂酰肌醇-3\4\5-三磷酸3-磷酸酶活性
15645  9           4.34         2.07      脂肪酸连接酶活性
15266  5           2.41         2.07      蛋白通道活性
4785   5           2.41         2.07      铜\锌过氧化物岐化酶活性
4784   7           3.38         2.07      过氧化物岐化酶活性
4758   5           2.41         2.07      丝氨酸C-肉碱棕榈酰转移酶活性
4618   5           2.41         2.07      磷酸甘油酸脂激酶活性
4467   9           4.34         2.07      长链脂肪酸CoA连接酶活性
4459   5           2.41         2.07      L乳糖脱氢酶活性
4457   5           2.41         2.07      乳糖脱氢酶活性
4370   6           2.89         2.07      丙三醇激酶活性
4213   5           2.41         2.07      组织蛋白酶B活性
4185   9           4.34         2.07      丝氨酸羧肽酶活性
4145   5           2.41         2.07      二胺N-乙酰基转移酶活性
3951   5           2.41         2.07      NAD+激酶活性
生物加工
GO号   选择亚系中  选择亚系中  观察    GO分类
       观察到的    预期到的    /预期
50672  6            2.91       2.06    淋巴细胞扩增的负调节
46486    13    6.31    2.06    甘油酯新陈代谢
45429    7     3.4     2.06    氧化一氮生物合成的正调节
45428    7     3.4     2.06    氧化一氮生物合成的调节
45410    5     2.43    2.06    白介素6生物合成的正调节
45408    5     2.43    2.06    白介素6生物合成的调节
43193    5     2.43    2.06    基因特异转录的正调节
42226    5     2.43    2.06    白介素6生物合成
19751    11    5.34    2.06    多羟基化合物新陈代谢
19377    6     2.91    2.06    甘油酯分解代谢
18348    5     2.43    2.06    蛋白氨基酸异戊二烯化
18344    5     2.43    2.06    蛋白异戊二烯化
9598     5     2.43    2.06    病原体细菌的检测
9596     9     4.37    2.06    有害物\病原体\寄生虫的检测
7009     8     3.88    2.06    质膜构造和生物起源
6984     5     2.43    2.06    ER-核信号途径
6662     13    6.31    2.06    甘油醚新陈代谢
6641     13    6.31    2.06    三酰甘油新陈代谢
6639     13    6.31    2.06    甘油酯新陈代谢
6638     13    6.31    2.06    中性脂新陈代谢
6072     7     3.4     2.06    甘油-3-磷酸新陈代谢
6071     11    5.34    2.06    甘油新陈代谢
表20-交叉验证期间分类物的实施:
微矩阵号  分类标记               A     B  C   D    E   F   G
1         191589_04_12_03 F_NE  1987  是  是  否  否  是  是
2         288558_04_12_03 F_NE  2127  否  否  是  否  否  否
3         822340_04_25_03 F_NE  1764  是  是  是  是  是  是
4         818141_03_22_03 F_NE  1717  是  是  是  是  是  是
5         620587_04_21_03 F_NE  2028  否  否  是  否  否  否
6         866242_03_29_03 F_NE  1630  是  是  是  是  是  是
7         005192_04_26_03 F_NE  1762  是  是  是  是  是  是
8         178636_07_12_03 F_NE  1836  是  是  是  是  是  是
9         518251_03_17_03 F_NE  1676  是  是  是  是  是  是
10        777617_03_29_03 F_NE  1880  是  是  是  是  是  是
11    609124_04_01_03 F_NE  1908  是  是  否  是  是  否
12    851762_03_29_03 F_NE  1603  是  是  是  是  是  是
13    342762_03_15_03 F_NE  1739  是  是  是  是  是  是
14    047313_06_07_03 F_NE  1930  是  是  是  是  是  是
15    486801_03_22_03 F_NE  1648  是  是  是  是  是  是
16    589657_07_12_03 F_NE  2000  是  是  否  是  是  是
17    721312_07_25_03 F_NE  2020  否  否  是  是  否  是
18    806203_05_10_03 F_NE  1873  是  是  是  是  是  是
19    770482_05_24_03 F_NE  1753  是  是  是  是  是  是
20    103898_06_07_03 F_NE  1640  是  是  是  是  是  是
21    708734_07_12_03 F_NE  1705  是  是  是  是  是  是
22    536912_07_12_03 F_NE  1872  是  是  否  是  是  是
23    901069_09_17_03 F_NE  2196  否  否  是  否  否  否
24    763605_06_07_03 F_NE  2343  否  否  否  否  否  否
25    988168_06_07_03 F_NE  1863  是  是  是  是  是  是
26    913344_07_25_03 H_ND  2051  否  否  是  是  否  否
27    396378_07_25_03 H_ND  1870  是  是  否  是  是  否
28    148906_09_04_03 H_ND  1741  是  是  是  是  是  是
29    028392_02_20_03 H_ND  1749  是  是  是  是  是  是
30    638040_02_20_03 H_ND  1673  是  是  是  是  是  是
31    162524_05_08_03 H_ND  1792  是  是  是  是  是  是
32    035239_02_20_03 H_ND  1634  是  是  是  是  是  是
33    864840_02_20_03 H_ND  1726  是  是  是  是  是  是
34    241993_05_08_03 H_ND  1780  是  是  是  是  是  是
35    972194_05_08_03 H_ND  1833  是  是  否  是  是  是
36    054914_05_08_03 H_ND  2134  否  否  否  否  否  否
37    007808_07_24_03 H_ND  2189  否  否  否  否  否  否
38    699520_07_24_03 H_ND  1876  是  是  否  是  是  是
39    800380_07_24_03 H_ND  1744  是  是  是  是  是  是
40    267240_07_25_03 H_ND  2123  否  否  否  否  否  否
41    576224_07_24_03 H_ND  1871  是  是  否  否  是  是
42    706120_07_24_03 H_ND  1765  是  是  是  是  是  是
43    019089_07_25_03 H_ND  2018  是  是  否  否  是  是
44    081293_07_24_03 H_ND  1810  是  是  是  是  是  是
45    403356_07_24_03 H_ND  1994  是  是  是  是  是  是
46    569752_09_04_03 H_ND  1781  是  是  是  是  是  是
47    392264_07_24_03 H_ND  2156  否  否  否  否  否  否
48    875574_07_25_03 H_ND  2045  否  否  否  否  否  否
49    534050_07_25_03 H_ND  2000  是  否  否  是  是  否
50    318859_09_04_03 H_ND  1774  是  是  是  是  是  是
51    307208_07_24_03 H_ND  1773  是  是  否  是  是  是
52    097617_07_24_03 H_ND  1792  是  是  是  否  是  是
正确归类比例                      79  77  67  75  79  75
A=分类物中基因的数量
B=复合协变量预测法正确与否?
C=对角线性鉴别分析法正确与否?
D=1近邻法正确与否?
E=3近邻法正确与否?
F=最近中心法正确与否?
G=支持向量机法正确与否?
表21-交叉验证期间分类物的实施
复合协变量预测分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性   PPV     NPV
F_NE   0.8     0.778    0.769   0.808
H_ND   0.778   0.8      0.808   0.769
1近邻法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性   PPV     NPV
F_NE   0.8     0.556    0.625   0.75
H_ND   0.556   0.8      0.75    0.625
3近邻法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性   PPV     NPV
F_NE   0.8     0.704    0.714   0.792
H_ND   0.704   0.8      0.792   0.714
最近中心法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
F_NE   0.8     0.778   0.769  0.808
H_ND   0.778   0.80.8  08     0.769
支持向量机法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
F_NE   0.80.7  04      0.714  0.792
H_ND   0.704   0.8     0.792  0.714
线性对角鉴别分析法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
F_NE   0.8     0.741   0.741  0.8
H_ND   0.741   0.8     0.8    0.741
表22
211927_x_at,201154_x_at,211710_x_at,200036_s_at,200036_s_at,208856_x_at,211073_x_at,
34210_at,212790_x_at,221475_s_at,213642_at,211487_x_at,200025_s_at,211666_x_at,
201049_s_at,216520_s_at,204661_at,200002_at,200025_s_at,213941_x_at,200002_at,
201217_x_at,201338_x_at,213687_s_at,200032_s_at,200099_s_at,201.7,200019_s_at,
200750_s_at,213366_x_at,215963_x_at,201094_at,220547_s_at,212039_x_at,201257_x_at,
200062_s_at,32837_at,219657_s_at,244520_at,223944_at,211702_s_at,203110_at,
214483_s_at,60794_f_at,202643_s_at,207094_at,213145_at,239804_at,200986_at,201484_at,
207876_s_at,212515_s_at,238295_at,27.6,206257_at,205896_at,212811_x_at,204432_at,
235366_at,45.7,200766_at,202665_s_at,214816_x_at,226459_at,200948_at,224791_at,
224846_at,224103_at,205851_at,240411_at,242297_at,230795_at,229575_at,68.6,
221664_s_at,202309_at,209539_at,202449_s_at,232981_s_at,212383_at,225637_at,
240385_at,212058_at,225954_s_at,205586_x_at,220367_s_at,204279_at,212483_at,
212174_at,234883_x_at,214496_x_at,202725_at,204169_at,222041_at,226502_at,224324_at,
203574_at,205159_at,231050_at,235648_at,212.5,204287_at,216269_s_at,203749_s_at,
214080_x_at,215985_at,223220_s_at,227452_at,202430_s_at,200712_s_at,230707_at,
233480_at,242159_at,209348_s_at,211965_at,200997_at,237003_at,210554_s_at,243941_at,
211543_s_at,241983_at,46323_at,224864_at,207760_s_at,232469_x_at,220419_s_at,
223299_at,230421_at,201460_at,211249_at,206398_s_at,34225_at,216092_s_at,229747_x_at,
205080_at,230208_at,216993_s_at,213607_x_at,239979_at,243707_at,241107_at,212506_at,
229578_at,203310_at,244449_at,25.1,213198_at,213300_at,208779_x_at,218950_at,
222421_at,243099_at,238757_at,241797_at,206850_at,212218_s_at,202221_s_at,219977_at,
202687_s_at,202328_s_at,232891_at,222310_at,231448_at,202123_s_at,229684_s_at,
225090_at,205027_s_at,206245_s_at,207755_at,211304_x_at,223135_s_at,232168_x_at,
202299_s_at,217838_s_at,242117_at,220036_s_at,223417_at,212763_at,216828_at,77.1,
211404_s_at,228752_at,204768_s_at,215274_at,235514_at,202447_at,226726_at,243511_at,
201647_s_at,231954_at,117_at,204745_x_at,219981_x_at,537.2,205079_s_at,225614_at,
218035_s_at,211753_s_at,223635_s_at,228599_at,213154_s_at,72.8,226596_x_at,226968_at,
241993_x_at,226505_x_at,226942_at,213374_x_at,202391_at,213795_s_at,201668_x_at,
218614_at,231863_at,225181_at,204361_s_at,213003_s_at,219623_at,225939_at,
208238_x_at,220371_s_at,211202_s_at,226629_at,222979_s_at,230274_s_at,243819_at,
228964_at,215452_x_at,239648_at,242510_at,92,204599_s_at,226121_at,225183_at,
209863_s_at,212247_at,202156_s_at,215707_s_at,244251_at,220113_x_at,209498_at,
232680_at,244358_at,228188_at,205170_at,143.8,63.9,214511_x_at,235456_at,200890_s_at,
225321_s_at,218725_at,229773_at,229987_at,239792_at,202886_s_at,223427_s_at,
225980_at,200856_x_at,201190_s_at,213694_at,201140_s_at,228713_s_at,236488_s_at,
212412_at,104,99.6,221865_at,225414_at,215075_ at,241598_at,205010_at,206094_x_at,
237,83.8,27.9,225965_at,226064_s_at,202897_at,44040_at,226117_at,232876_at,
216984_x_at,216236_s_at,240539_at,242075_at,242576_x_at,241786_at,204403_x_at,
225613_at,225415_at,218381_s_at,227276_at,223797_at,226240_at,219816s at,244576_at,
203586_s_at,201118_at,202856_s_at,223824_at,235525_at,211926_s_at,208974_x_at,
203822_s_at,214084_x_at,219287_at,231251_at,223763_at,244803_at,209525_at,
213113_s_at,217226_s_at,232407_at,205444_at,202025_x_at,201554_x_at,220504_at,
215813_s_at,221681_s_at,209418_s_at,424.2,216590_at,225796_at,203157_s_at,
202824_s_at,92.5,64.8,217695_x_at,230322_at,219471_at,50374_at,209018s_at,
217566_s_at,220236_at,240371_at,227518_at,225764_at,241329_s_at,218625_at,
202059_s_at,215011_at,222746_s_at,203827_at,224265_s_at,236363_at,220937_s_at,
218419_s_at,190.5,458.9,212601_at,203604_at,228460_at,202804_at,220071_x_at,
204613_at,234490_at,233085_s_at,205984_at,200827_at,27.6,228813_at,206472_s_at,
236816_at,205351_at,218915_at,242447_at,243147_x_at,228497_at,31,204977_at,40562_at,
230060_at,208839_s_at,226603_at,211922_s_at,206247_at,239260_at,203276_at,
224572_s_at,242972_at,224817_at,236685_at,201552_at,36.1,218940_at,203508_at,
235509_at,204079_at,230706_s_at,212975_at,226391_at,224042_at,211628_x_at,
201786_s_at,218156_s_at,241669_x_at,202801_at,204970_s_at,224427_s_at,210228_at,
207428_x_at,204109_s_at,229384_at,225998_at,239197_s_at,223662_x_at,37,53720_at,
209044_x_at,231956_at,207361_at,205367_at,218458_at,211327_x_at,237444_at,237747_at,
200889_s_at,202497_x_at,207467_x_at,231927_at,205374_at,242573_at,234665_x_at,
212241_at,237783_at,231271_x_at,202192_s_at,49327_at,224007_at,209399_at,205323_s_at,
209439_s_at,207957_s_at,232340_at,210817_s_at,38964_r_at,238040_at,244418_at,
215191_at,208869_s_at,224100_s_at,240638_at,201194_at,119.5,201038_s_at,209130_at,
209734_at,218520_at,228363_at,209004_s_at,215148_s_at,213681_at,207187_at,236467_at,
221485_at,219394_at,211277_x_at,209287_s_at,228089_x_at,206388_at,200775_s_at,
213836_s_at,236002_at,201432_at,243730_at,118.2,39.5,12.4,225076_s_at,241692_at,
210756_s_at,217397_at,220776_at,219635_at,213307_at,216748_at,201276_at,204804_at,
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217133_x_at,237284_at,215479_at,203389_at,206268_at,206263_at,213076_at,214053_at,
112.3,215558_at,242008_at,200764_s_at,201943_s_at,222707_s_at,201003_x_at,219941_at,
210176_at,225271_at,221641_s_at,207966_s_at,241715_x_at,238819_at,241967_at,
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203344_s_at,200996_at,201075_s_at,223650_s_at,232517_s_at,215269_at,218812_s_at,
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205740_s_at,218522_s_at,210985_s_at,218137_s_at,205199_at,220987_s_at,205986_at,
204739_at,217872_at,203134_at,240332_at,38.9,79.9,23.8,212549_at,232044_at,205726_at,
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244642_at,212237_at,232685_at,210889_s_at,244296_at,23,37425_g_at,203808_at,
200011_s_at,236927_at,223921_s_at,208052_x_at,208864_s_at,212335_at,205660_at,
214200_s_at,244495_x_at,211779_x_at,47608_at,227344_at,212056_at,223141_at,37860_at,
20.3,218178_s_at,200852_x_at,226155_at,219923_at,216110_x_at,201795_at,209073_s_at,
222148_s_at,210058_at,211988_at,242461_at,201977_s_at,209426_s_at,212590_at,
228758_at,79.1,210247_at,227207_x_at,242034_at,202423_at,240162_at,201261_x_at,
238836_at,241359_at,48.4,216036_x_at,228871_at,201210_at,220537_at,240933_at,
225371_at,213622_at,200622_x_at,230314_at,209808_x_at,203317_at,238461_at,
212657_s_at,232221_x_at,204604_at,208591_s_at,244618_at,207466_at,205678_at,
218737_at,33778_at,219428_s_at,214969_at,218649_x_at,218518_at,229336_at,226504_at,
235939_at,205166_at,212991_at,205277_at,202583_s_at,217899_at,218401_s_at,
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223405_at,212184_s_at,204408_at,242279_at,203585_at,221352_at,223751_x_at,
202216_x_at,237553_at,227325_at,230207_s_at,11.4,138.6,231.7,222082_at,235773_at,
240102_at,204513_s_at,220906_at,200931_s_at,221803_s_at,235775_at,202171_at,
209515_s_at,202709_at,207851_s_at,222881_at,71.5,223360_at,214965_at,207474_at,
214107_x_at,241368_at,222446_s_at,202464_s_at,243045_at,205756_s_at,201251_at,228.3,
59.2,212317_at,221839_s_at,201557_at,208967_s_at,202499_s_at,205633_s_at,226758_at,
90265_at,216213_at,210037_s_at,209250_at,240765_at,201662_s_at,212443_at,31835_at,
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211367_s_at,204024_at,203906_at,215383_x_at,204567_s_at,211509_s_at,209332_s_at,
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221156_x_at,217102_at,215127_s_at,237442_at,233510_s_at,201963_at,214430_at,
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242763_at,202720_at,211159_s_at,203818_s_at,236297_at,214972_at,213448_at,234661_at,
225359_at,200958_s_at,222861_x_at,201545_s_at,220603_s_at,244329_at,205539_at,
215489_x_at,206170_at,204668_at,202160_at,213191_at,201908_at,238973_s_at,213280_at,
211960_s_at,212301_at,33322_i_at,204516_at,240170_at,231205_at,223469_at,208638_at,
219444_at,213671_s_at,212377_s_at,220244_at,233303_at,201680_x_at,211368_s_at,
205786_s_at,216323_x_at
表23-GO分类和原始分类的“观察对预期”表,所列为表22所显示的1936条基因。
细胞组分
GO    号选择亚系中  选择亚系中  观察   GO分类
      观察到的      预期到的    /预期
3017  66            2.52        2.38   整合进入内质网膜
5923  5             2.12        2.36   紧密连接
分子功能
GO号    选择亚系中  选择亚系中    观察      GO分类
        观察到的    预期到的      /预期
5149    5           0.9           5.59      白介素1受体结合
15179   6           1.15          5.21      L氨基酸转运子活性
5242    6           1.15          5.21      向内校正钾离子通道活性
8656    9           1.79          5.03      半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶活化剂活性
16505   9           1.92          4.69      凋亡蛋白酶活化剂活性
16504   9           1.92          4.69      蛋白酶活化剂活性
15645   5           1.15          4.34      脂肪酸连接酶活性
15149   5           1.15          4.34      己糖转运子活性
15145   5           1.15          4.34      单糖转运子活性
5355    5           1.15          4.34      葡萄糖转运子活性
4467    5           1.15          4.34      长链脂肪酸CoA连接酶活性
43028   10          2.81          3.55      半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶调节剂活性
15101   5           1.41          3.55      有机阳离子转运子活性
4712    5           1.53          3.26      蛋白苏氨酸/酪氨酸激酶活性
4708    5           1.53          3.26      MAP激酶激酶活性
8514    7           2.3           3.04      有机阳离子转运子活性
8017    8           2.69          2.98      微管结合
5351    8           2.69          2.98      糖搬运活性
15370   6           2.05          2.93      可溶\:钠同向转移活性
15294   7           2.43          2.88      solute\:阳离子同向转移活性
15171   13   4.73    2.75    氨基酸转运子活性
5070    14   5.11    2.74    SH3/SH2供体蛋白活性
5069    14   5.11    2.74    跨膜受体蛋白酪氨酸激酶对接蛋白活性t
4694    317  6.39    2.66    羟酸转运子活性
5342    17   6.39    2.66    有机酸转运子活性
15144   8    3.07    2.61    碳水化合物转运子活性
15085   5    1.92    2.61    钙离子转运子活性
15631   9    3.58    2.51    微管蛋白结合
5066    15   6.14    2.44    跨膜受体蛋白酪氨酸激酶信号传递蛋白活性
5275    13   5.37    2.42    胺转运子活性
15293   12   5.11    2.35    同向转移活性
16877   5    2.17    2.3     连接酶活性\形成炭-硫健
5244    14   6.52    2.15    电压门控离子通道活性
30693   8    3.84    2.09    半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶活性
8094    7    3.45    2.03    DNA依赖性ATPase活性
3704    7    3.45    2.03    特异RNA多聚酶II转录因子活性
5249    8    3.96    2.02    电压门控钾离子通道活性
5267    10   4.99    2.01    钾离子通道活性
生物过程
GO号    选择亚系中   选择亚系中  观察    GO分类
        观察到的     预期到的    /预期
2009    6            1.05        5.74    上皮的形态学发生
15711   7            2.61        2.68    有机阳离子转运
7596    16           6.27        2.55    血液凝结
7588    6            2.35        2.55    排泄
5087    818          7.32        2.46    体液调节
50817   16           6.53        2.45    凝结
7599    16           6.53        2.45    止血
7398    7            2.87        2.44    外胚层发育
7519    5            2.09        2.39    肌肉发生
8544    6            2.61        2.3     表皮发育
7126    8            3.53        2.27    减数分裂
7131    5            2.22        2.25    减数分裂的重组
8643     7     3.14    2.23    碳水化合物转运
8154     8     3.66    2.19    肌动蛋白聚合和/或去聚合
6865     9     4.18    2.15    氨基酸转运
46942    13    6.14    2.12    羟酸转运
15849    13    6.14    2.12    有机酸转运
98881    1     5.36    2.05    组织发生
6898     8     3.92    2.04    受体介导的内吞作用
6816     8     3.92    2.04    钙离子转运
6400     9     4.44    2.03    tRNA修饰
7128     5     2.48    2.01    减数分裂前期I
7127     5     2.48    2.01    减数分裂I
8015     11    5.49    2       循环
表24-交叉验证期间分类物的实施:
微矩阵号  分类标号              A     B    C   D   E   F   G
1        288558_03_24_03  S_AD  1352  是  是  是  是  是  是
2        822340_04_03_03  S_AD  1405  是  是  否  否  是  是
3        191589_03_27_03  S_AD  1333  是  是  是  是  是  是
4        818141_03_05_03  S_AD  1344  是  是  是  是  是  是
5        620587_04_04_03  S_AD  1375  是  是  是  是  是  否
6        866242_03_05_03  S_AD  1389  是  是  是  是  是  是
7        005192_03_26_03  S_AD  1343  是  是  是  是  是  是
8        178636_06_26_03  S_AD  1482  是  是  否  否  是  否
9        518251_02_27_03  S_AD  1334  是  是  否  是  是  是
10       436639_03_03_03  S_AD  1289  是  是  是  是  是  是
11       777617_03_04_03  S_AD  1512  是  是  是  是  是  是
12       851762_03_07_03  S_AD  1577  否  否  是  是  是  是
13       342762_02_24_03  S_AD  1370  是  是  是  是  是  是
14       047313_05_22_03  S_AD  1410  是  是  是  是  是  是
15       486801_03_07_03  S_AD  1572  否  否  是  是  是  是
16       589657_06_24_03  S_AD  1262  是  是  是  是  是  是
17       8062_03_04_1603  S_AD  1393  是  是  是  是  是  是
18       770482_05_02_03  S_AD  1390  是  是  是  是  是  是
19       103898_05_21_03  S_AD  1368  是  是  是  是  是  是
20    927492_04_03_03  S_AD  1467  是  是  是  是  是  是
21    708734_06_24_03  S_AD  1379  是  是  是  是  是  是
22    536912_06_24_03  S_AD  1426  是  是  是  是  是  是
23    901069_08_28_03  S_AD  1325  是  是  是  是  是  是
24    763605_05_19_03  S_AD  1297  是  是  是  是  是  是
25    988168_05_21_03  S_AD  1483  是  否  是  是  是  否
26    827495_09_08_03  S_AD  1419  是  是  是  是  是  是
27    203014_08_29_03  S_NE  1466  否  是  是  是  否  是
28    310740_04_12_03  S_NE  1272  是  是  否  否  否  是
29    127596_03_11_03  S_NE  1328  是  是  是  是  是  是
30    572234_06_04_03  S_NE  1661  否  否  否  否  否  否
31    148161_06_25_03  S_NE  1427  是  是  是  是  是  是
32    086477_04_16_03  S_NE  1425  否  否  否  否  否  否
33    867060_04_16_03  S_NE  1303  是是是  是  是  是
34    721312_07_09_03  S_NE  1400  是  是  是  是  是  是
35    050853_08_28_03  S_NE  1098  是  是  是  是  是  是
36    011470_09_10_03  S_NE  1453  否  否  否  否  否  否
37    664013_09_15_03  S_NE  1252  是  是  是  是  是  是
38    063961_09_10_03  S_NE  1434  否  否  否  否  否  否
39    114071_08_22_03  S_NE  1266  是  是  是  是  是  是
40    539852_09_05_03  S_NE  1560  否  否  否  否  否  否
41    379661_09_02_03  S_NE  1371  是  是  是  是  是  是
42    097881_08_26_03  S_NE  1535  是  是  是  是  是  是
43    596752_08_27_03  S_NE  1352  是  是  是  是  是  是
正确分类百分比                     81  81  79  81  84  81
A=分类物中基因的数量
B=复合协变量预测法正确与否?
C=对角线性鉴别分析法正确与否?
D=1近邻法正确与否?
E=3近邻法正确与否?
F=最近中心法正确与否?
G=支持向量机法正确与否?
表25-交叉验证期间分类物的实施
复合协变量预测分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
S_AD   0.923   0.647   0.8    0.846
S_NE   0.647   0.923   0.846  0.8
1近邻法分类物的实施:
分类   灵敏   特异性   PPV    NPV
S_AD   0.885   0.647   0.793  0.786
S_NE   0.647   0.885   0.786  0.793
3近邻法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV   NPV
S_AD   0.923   0.647   0.8   0.846
S_NE   0.647   0.923   0.8   460.8
最近中心法分类物的实施:
分类  灵敏性  特异性  PPV    NPV
S_AD  1       0.588   0.788  1
S_NE  0.588   1       1      0.788
支持向量机法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
S_AD   0.885   0.706   0.821  0.8
S_NE   0.706   0.885   0.8    0.821
对角线性鉴别分析法分类物的实施:
分类   灵敏性  特异性  PPV    NPV
S_AD   0.885   0.706   0.82   10.8
S_NE   0.706   0.885   0.8    0.821
表26
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表27-GO分类和原始分类的“观察对预期”表,所列为表26中显示的1429条基因。
细胞组分
GO号    选择亚系中  选择亚系中  观察   GO分类
        观察到的    预期到的    /预期
30532   6           1.6         3.75   小核核糖核蛋白复合物
5741    7           2.58        2.72   线粒体外膜
19867   10          4.45       2.25    外膜
16469   7           3.11       2.25    质子转运2部分ATPase复合物
分子功能
GO号    选择亚系中   选择亚系中   观察     GO分类
        观察到的     预期到的     /预期
4370    5            0.54         9.34     甘油激酶活性
8094    7            2.41         2.91     DNA依赖性ATPase活性
1983    87           2.5          2.8      生长因子结合
5507    5            1.96         2.55     铜离子结合
4860    5            1.96         2.55     蛋白激酶抑制剂活性
4896    10           4.01         2.49     促红细胞生成素/干扰素类(D200区域)细胞
因子受体活性
8236    14           5.71         2.45     丝氨酸型肽酶活性
8139    5            2.05         2.44     核定位序列结合
4907    5            2.05         2.44     白介素受体活性
19965   5            2.14         2.34     白介素结合
19210   5            2.14         2.34     激酶抑制剂活性
1688    6            83.48        2.3      连接酶活性\形成磷脂健
46961   7            3.12         2.24     氢转运ATPase活性\转动机制
16627   7            3.12         2.24     氧化还原酶活性\作用于供体的CH-CH基团
4252    10           4.55         2.2      丝氨酸型肽链内切酶活性
19887   8            3.66         2.19     蛋白激酶调节剂活性
16876   7            3.3          2.12     连接酶活性\,形成氨酰基tRNA和相关成分
16875   7            3.3          2.12     连接酶活性\形成炭氧健
8452    7            3.3          2.12     RNA连接酶活性
4812    7            3.3          2.12     tRNA连接酶活性
46933   6            2.85         2.1      氢转运ATP合成酶活性\,转动机制
19207   8            3.83         2.09     激酶调节剂活性
生物过程
GO号    选择亚系中   选择亚系中   观察     GO分类
        观察到的     预期到的     /预期
6072    6            0.62         9.61     甘油3磷酸新陈代谢
46486   8            1.16         6.9      甘油酯新陈代谢
6662    8            1.16         6.9      甘油醚新陈代谢
6641    8            1.16         6.9      甘油三脂新陈代谢
6639     8    1.16    6.9     酰基甘油新陈代谢
6638     8    1.16    6.9     中性脂新陈代谢
19751    6    0.98    6.11    多元醇新陈代谢
6071     6    0.98    6.11    甘油新陈代谢
6958     6    1.96    3.06    补体活化\经典途径
7004     5    1.7     2.95    端粒末端转移酶依赖性端粒保持
723      5    1.7     2.95    端粒保持
7259     7    2.41    2.91    JAK-STAT级联
6956     6    2.14    2.8     补体活化
30203    6    2.32    2.59    葡萄糖胺聚糖新陈代谢
6261     12   4.73    2.54    DNA依赖性DNA复制
43039    7    2.77    2.53    tRNA氨基酰化
43038    7    2.77    2.53    氨基酸激活作用
6418     7    2.77    2.53    为蛋白翻译tRNA进行氨基酰化
6022     6    2.41    2.49    氨基多醣新陈代谢
6400     7    3.03    2.31    tRNA修饰
86       7    3.03    2.31    有丝细胞分裂循环G2/M转化
6310     9    4.1     2.19    DNA重组
15986    7    3.21    2.18    ATP合成偶联质子传输
15985    7    3.21    2.18    能量偶联质子传输\下调电化学梯度
18193    5    2.32    2.16    肽基氨基酸修饰
6260     20   9.28    2.16    DNA复制
79       5    2.32    2.16    细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶活性的调节
7610     6    2.86    2.1     行为
51052    6    2.94    2.04    DNA新陈代谢的调节
45893    6    2.94    2.04    转录正调控\DNA依赖性
6607     5    2.5     2       NLS-承载的基底神经核输入
表28
227458_at,203276_at,210592_s_at,202446_s_at,226459_at,216950_s_at,214511_x_at,
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表29-GO分类和原始分类的“观察对预期”表,所列为表28中显示的6430条基因。
细胞成分
GO号    GO分类               选择亚系中  选择亚系中  观察
                             观察到的    预期到的   /预期
42101   T细胞受体复合物      52.2        3           2.24
1772    免疫联合             52.2        3           2.24
145     exocyst              52.2        3           2.24
5885    Arp2/3蛋白复合物     10          4.91        2.04
分子功能
GO号    GO分类                            选择亚系中  选择亚系中  观察
                                          观察到的    预期到的    /预期
30911   TPR区域结合                       7           3.11        2.25
17040   神经酰胺酶活性                    6           2.67        2.25
16721   氧化还原酶活性\,                 7           3.11        2.25
        作为受体作用于超氧自由基
16454   C-棕榈酰转移酶活性                5           2.22        2.25
16314   磷脂酰肌醇-3\4\5-磷酸3-磷酸酶活性 8           3.56        2.25
15645   脂肪酸连接酶活性                  9           4           2.25
15266   蛋白通道活性                      5           2.22        2.25
4785    铜\锌超氧化物岐化酶活性           5           2.22        2.25
4784    超氧化物岐化酶活性                7           3.11        2.25
4758    丝氨酸C棕榈酰转移酶活性           5           2.22        2.25
4467    长链脂肪酸CoA连接酶活性           9           4           2.25
4370    甘油激酶活性                      6           2.67        2.25
4213    组织蛋白酶B活性                   5           2.22        2.25
4185    丝氨酸羧肽酶活性                  9           4           2.25
4145    二氨N乙酰基转移酶活性             5           2.22        2.25
3951    NAD+激酶活性                      5           2.22        2.25
19865   免疫球蛋白结合                    9           4.45        2.02
42605   肽抗原结合                        8           4           2
19957    C-C趋化因子结合            8        4        2
16493    C-C趋化因子受体活性        8        4        2
5540     透明质酸结合               16       8.01     2
生物过程
GO号    GO分类                        选择亚系中  选择亚系中  观察
                                      观察到的    预期到的    /预期
50672   淋巴细胞扩增负调控            6           2.68        2.24
46486   甘油酯新陈代谢                13          5.81        2.24
45429   一氧化氮生物合成正调控        7           3.13        2.24
45428   一氧化氮生物合成调控          7           3.13        2.24
43193   基因特异转录正调控            5           2.23        2.24
42434   吲哚衍生物新陈代谢            5           2.23        2.24
42430   吲哚和衍生物新陈代谢          5           2.23        2.24
19751   多元醇新陈代谢                11          4.91        2.24
19377   甘油酯分解代谢                6           2.68        2.24
18348   蛋白氨基酸异戊二烯化          5           2.23        2.24
18344   蛋白异戊二烯化                5           2.23        2.24
7009    质膜构造和生物来源            8           3.57        2.24
6984    ER核信号途径                  5           2.23        2.24
6662    甘油醚新陈代谢                13          5.81        2.24
6641    甘油三脂新陈代谢              13          5.81        2.24
6639    酰基甘油新陈代谢              13          5.81        2.24
6638    中性脂新陈代谢                13          5.81        2.24
6586    吲哚烷基胺新陈代谢            5           2.23        2.24
6072    甘油-3-磷酸新陈代谢           7           3.13        2.24
6071    甘油新陈代谢                  11          4.91        2.24
45165   细胞命运委托                  13          6.25        2.08
1709    细胞命运鉴定                  13          6.25        2.08
表30
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233510_s_at,211159_s_at,201545_s_at,200958_s_at,201680_x_at,211115_x_at,211368_s_at,
225359_at,201963_at,240170_at,232555_at,225437_s_at,211710_x_at,237338_at,212301_at,
33322_i_at,236297_at,234761_at,227376_at,218443_s_at,225878_at,213656_s_at,
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200036_s_at,237442_at,202569_s_at,217102_at,203818_s_at,213191_at,33768_at,206170_at,
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205539_at,202385_s_at,34221_at,203906_at,213448_at,218797_s_at,228800_x_at,210102_at,
221978_at,224137_at,211113_s_at,226673_at,236571_at,202199_s_at,213596_at,
218426_s_at,228648_at,234750_at,241973_x_at,215038_s_at,211960_s_at,213408_s_at,
211927_x_at,225499_at,227015_at,222243_s_at,241771_at,214222_at,226579_at,231625_at,
200984_s_at,215383_x_at,214923_at,230925_at,223352_s_at,208638_at,220404_at,
217189_s_at,237652_at,230648_at,243515_at,231953_at,239949_at,228797_at,37872_at,
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214766_s_at,209951_s_at,221475_s_at,33323_r_at,217003_s_at,214268_s_at,203254_s_at,
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201320_at,238581_at,201350_at,229521_at,231695_at,203445_s_at,223454_at,214972_at,
208918_s_at,202211_at,238988_at,208856_x_at,217572_at,202498_s_at,215990_s_at,
202193_at,203578_s_at,200025_s_at,215584_at,201063_at,201049_s_at,242403_at,
211073_x_at,2028_s_at,221498_at,236856_x_at,235923_at,210191_s_at,226160_at,
204022_at,229228_at,203907_s_at,224149_x_at,230057_at,207574_s_at,240169_at,
200025_s_at,203241_at,207554_x_at,224845_s_at,227250_at,213900_at,230196_x_at,
212602_at,214356_s_at,200881_s_at,225231_at,220740_s_at,211364_at,244207_at,
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236249_at,236825_at,219569_s_at,204961_s_at,212429_s_at,227507_at,203935_at,
203837_at,211487_x_at,208382_s_at,224494_x_at,221190_s_at,71933_at,211810_s_at,
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216253_s_at,202783_at,237792_at,204759_at,215706_x_at,225494_at,216176_at,235940_at,
202255_s_at,202515_at,218126_at,218949_s_at,215765_at,201814_at,217737_x_at,
228769_at,219305_x_at,212718_at,236703_at,231776_at,223401_at,212015_x_at,205403_at,
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212370_x_at,214315_x_at
表31-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,所列为表30所显示的4562条基因。
细胞组分
GO号   GO分类                      选择亚系中  选择亚系中  观察
                                   观察到的    预期到的    /预期
5790   平滑内质网                  6           2.08        2.89
5770   晚期核小体                  5           1.78        2.81
5952   cAMP-依赖性蛋白激酶复合物   6           2.67        2.25
5581   胶原蛋白                    8           3.86        2.07
分子功能
GO号   GO分类                              选择亚系中  选择亚系中  观察
                                           观察到的    预期到的    /预期
16909  SAP激酶活性                         6           1.75        3.43
8066   谷氨酸盐受体活性                    5           1.46        3.43
5522   肌动蛋白结合                        6           1.75        3.43
3951   NAD+激酶活性                        5           1.46        3.43
5149   白介素-1受体结合                    6           2.04        2.94
5242   向内校正钾离子通道活性              7           2.62        2.67
8373   唾液酸转移酶活性                    9           3.5         2.57
4703   G-蛋白偶联受体激酶活性              5           2.04        2.45
4675   跨膜受体蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性   5           2.04        2.45
15179  L-氨基酸转运子活性                  7           2.91        2.4
4707   MAP激酶活性                         7           2.91        2.4
15645  脂肪酸连接酶活性                    6           2.62        2.29
15149  己糖转运子活性                      6           2.62        2.29
15145  单糖转运子活性                      6           2.62        2.29
8603c  AMP-依赖性蛋白激酶调控剂活性        8           3.5         2.29
5355   葡萄糖转运子活性                    6           2.62        2.29
4467   长链脂肪酸CoA连接酶活性             6           2.62        2.29
8656   半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶活化剂活性    9           4.08        2.21
30276    网格蛋白结合                 5    2.33    2.14
3708     维甲酸受体活性               5    2.33    2.14
16505    凋亡蛋白酶活化剂活性         9    4.37    2.06
16504    蛋白酶活化剂活性             9    4.37    2.06
8227     胺受体活性                   6    2.91    2.06
4984     嗅觉受体活性                 9    4.37    2.06
4468     赖氨酸N-乙酰基转移酶         6    2.91    2.06
4402     组蛋白乙酰基转移酶活性       6    2.91    2.06
4712     蛋白苏氨酸/酪氨酸激酶活性    7    3.5     2
4708     MAP激酶激酶活性              7    3.5     2
生物过程
GO号     GO分类                             选择亚系中  选择亚系中  观察
                                            观察到的    预期到的    /预期
45655   单核细胞分化调控                    5           1.76        2.84
7202    磷脂酶C活化                         5           1.76        2.84
6911    吞噬作用\吞噬                       5           1.76        2.84
2009    上皮组织的形态发生学                6           2.34        2.56
51056   介导信号传导的小GTPase的调控        5           2.05        2.44
45637   髓样血细胞分化的调控                5           2.05        2.44
7171    跨膜受体蛋白酪氨酸激酶活化(二聚化)  5           2.05        2.44
6898    受体介导的内吞作用                  20          8.79        2.28
30099   髓样血细胞分化                      10          4.69        2.13
9620    对真菌的反应                        5           2.34        2.13
30224   单核细胞分化                        8           3.81        2.1
10033   对有机底物的反应                    8           3.81        2.1
30111   信号通路Wnt受体的调控               6           2.93        2.05
表32
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226382_at,235985_at,213313_at,218061_at,223096_at,218376_s_at,221776_s_at,
219062_s_at,38241_at,219519_s_at,228456_s_at,223796_at,212560_at,203153_at,213309_at,
201941_at,237783_at,219696_at,212761_at,209786_at,203433_at,242159_at,244414_at,
205552_s_at,204805_s_at,242766_at,242625_at,213348_at,205898_at,202644_s_at,
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201166_s_at,219505_at,219691_at,223608_at,212137_at,201943_s_at,206055_s_at,
219157_at,200069_at,203194_s_at,218639_s_at,202771_at,226971_at,200020_at,223412_at,
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200750_s_at,236270_at,220954_s_at,218232_at,226954_at,203021_at,218400_at,228159_at,
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200820_at,240342_at,243411_at,224681_at,231769_at
表33-GO分类和起始分类的“观察对预期”表,所列为表32所显示的758条基因。
细胞组分
GO号   GO分类                         选择亚系中  选择亚系中   观察
                                      观察到的    预期到的     /预期
16469  质子转运两部分ATPase复合物     6           1.69         3.55
5941   未定位                         7           3.23         2.16
5740   线粒体膜                       12          5.65         2.12
5743   线粒体内膜                     8           3.81         2.1
分子功能
GO号   GO分类                         选择亚系中  选择亚系中   观察
                                      观察到的    预期到的     /预期
8094   DNA-依赖性ATPase活性           5           1.28         3.92
46961  氢转运ATPase活性\轮流机制      6           1.65         3.63
19887  蛋白激酶调节剂活性             7           1.94         3.61
16886  连接酶活性\形成磷酯键               7          1.94         3.61
19207  激酶调控剂活性                      7          2.03         3.45
16876  连接酶活性\形成氨酰-tRNA和相关组分  6          1.8          3.34
16875  连接酶活性\形成炭氧键               6          1.8          3.34
8452   RNA连接酶活性                       6          1.8          3.34
4812   tRNA连接酶活性                      6          1.8          3.34
46933  氢转运ATP合成酶活性\轮流机制        5          1.51         3.31
4896   红细胞生成素/干扰素-类              6          2.13         2.82
       (D200-区域)细胞因子受体活性
8236   丝氨酸型肽酶活性                    8          2.98         2.69
8235   类金属外肽酶活性                    5          2.03         2.46
8083   生长因子活性                        7          3.07         2.28
8238   外肽酶活性                          7          3.12         2.24
5125   细胞因子活性                        10         4.68         2.14
4252   丝氨酸型内肽酶活性                  5          2.36         2.12
生物过程
GO号   GO分类                              选择亚系中 选择亚系中   观察
                                           观察到的   预期到的     /预期
43039  tRNA氨基酰化                         6         1.55         3.88
43038  氨基酸活化                           6         1.55         3.88
6418   蛋白翻译的tRNA氨基酰化               6         1.55         3.88
6400   tRNA修饰                             6         1.69         3.55
6261   DNA-依赖性DNA复制                    9         2.56         3.52
15986  ATP合成偶联质子转运                  6         1.74         3.45
15985  能量偶联质子转运\下调电化学梯度      6         1.74         3.45
51052  DNA新陈代谢的调节                    5         1.55         3.24
45893  转录正调节\DNA依赖性                 5         1.59         3.14
6754   ATP生物合成                          6         1.98         3.03
6753   核苷磷酸新陈代谢                     6         1.98         3.03
9451   RNA修饰                              6         2.17         2.76
6260   DNA复制                              14        5.07         2.76
9615   对virus的反应                        5         1.83         2.73
6119   氧化磷酸化                           8         2.95         2.72
9206   嘌呤核糖核苷酸三磷酸生物合成    6    2.22    2.7
9201   核糖核苷酸三磷酸生物合成        6    2.22    2.7
9145   嘌呤核苷酸三磷酸生物合成        6    2.22    2.7
9142   核苷酸三磷酸生物合成            6    2.22    2.7
9152   嘌呤核苷酸生物合成              7    2.7    2.59
6399   tRNA新陈代谢                    6    2.37    2.54
8203   胆固醇新陈代谢                  5    1.98    2.53
6164   嘌呤核苷酸生物合成              7    2.8    2.5
46034  ATP新陈代谢                     6    2.41    2.49
82     G1/S有丝分裂细胞周期转化        5    2.03    2.47
9260   核糖核苷酸生物合成              7    2.85    2.46
6752   基团转运辅酶新陈代谢            6    2.46    2.44
6869   脂转运                          5    2.12    2.35
45941  转录正调控                      5    2.17    2.3
45935  核质酵素的正调控\核苷酸         5    2.17    2.3
       \核苷酸和核酸新陈代谢
9108   辅酶生物合成                    7    3.09    2.27
9205   嘌呤核糖核苷三磷酸新陈代谢      6    2.66    2.26
9199   核糖核苷三磷酸新陈代谢          6    2.66    2.26
9144   嘌呤核苷三磷酸新陈代谢          6    2.66    2.26
16125  固醇新陈代谢                    5    2.22    2.25
8202   类固醇新陈代谢                  9    4.01    2.25
7160   细胞基质粘联                    5    2.22    2.25
9150   嘌呤核糖核苷酸新陈代谢          7    3.14    2.23
67     DNA复制和染色体周期             14   6.28    2.23
6163   嘌呤核苷酸新陈代谢              7    3.24    2.16
46138  辅酶和辅基的生物合成            8    3.72    2.15
15992  质子转运                        6    2.8     2.14
9141   核苷三磷酸新陈代谢              6    2.8     2.14
6818   氢转运                          6    2.8     2.14
9259   核糖核苷酸新陈代谢              7    3.38    2.07

Claims (20)

1.对已遭受一种或多种感染病原体的个体的基因表达谱进行鉴定的方法,包括:
a)收集个体的生物样品;
b)从该样品中分离RNA;
c)从该样品中去除DNA污染;
d)向该样品中加入标准化的对照;
e)从该样品所含的RNA中合成cDNA;
f)从该cDNA体外转录cRNA并标记该cRNA;
g)将该cRNA与基因芯片进行杂交并随后进行清洗,染色和扫描;并且
h)从上述基因芯片中获得基因表达谱,根据个体所遭受的疾病分析代表该样品RNA的基因表达谱。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述生物样品是全血。
3.根据权利要求1所述的方法,在(c)和(d)间进一步包括,
-浓缩和纯化该RNA。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,在(d)和(e)间进行进一步的比较,
-减少和/或消除该样品中的球蛋白mRNA。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述的减少和/或消除上述样品中的球蛋白mRNA的方法包括向上述样品中加入生物素标记的球蛋白捕获寡核苷酸来结合球蛋白mRNA,和通过链霉素磁珠除去结合的球蛋白mRNA,以留下无球蛋白mRNA的RNA。
6.根据权利要求5所述的方法,另外还包括用RNA磁珠与上述球蛋白清除RNA结合来进一步纯化无球蛋白RNA。
7.根据权利要求1所述的方法,另外还包括与(e)一致的步骤,
-在cDNA合成过程中向上述样品中加入PNA来减少和/或消除球蛋白mRNA。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,另外还包括,在(g)和(h)间用与(g)中的该基因芯片不同的第二张基因芯片重复(g)的步骤,其随后的(h)步骤中获得的数据来源于上述所用的第一张和第二张基因芯片。
9.鉴定基因表达标记来区别已遭受一种或多种感染性病原体的个体所处的状态:健康,发热或康复的方法,包括:
a)根据权利要求1的方法获得已遭受一种或多种感染性病原体的个体的基因表达谱;
b)根据权利要求1的方法获得已从该一种或多种感染性病原体中恢复的个体的基因表达谱;
c)根据权利要求1的方法获得没有遭受该一种或多种感染性病原体的个体的基因表达谱;
d)通过配对比较来比较(a),(b)和(c)个体的基因表达谱;
e)根据上述配对比较加工通过类预测算法来鉴定对病人健康,发热或康复表型进行分类具相似性的最小套基因;并且
f)根据(e)中鉴定的最小套基因的基因表达谱确定健康,发热或康复类型。
10.归类有需求的个体为健康,发热或康复的方法,包括
a)收集该个体的生物样品;
b)从该样品中分离RNA;
c)除去该样品中的DNA污染;
d)向该样品中加入标准化的对照;
e)从该样品所含的RNA合成cDNA;
f)从该cDNA体外转录cRNA并标记该cRNA;
g)将该cRNA与基因芯片进行杂交,随后进行清洗,染色和扫描;
h)从上述基因芯片中获得基因表达谱并分析代表该样品RNA的基因表达谱;和
i)鉴定按权利要求9所述的方法鉴定,为将病人归类为健康,发热或康复表型的最小套基因的在该个体中的基因表达谱;
j)通过比较(i)中获得的与根据权利要求9所述的方法鉴定的最小套基因的基因表达谱进行健康,发热或康复的类型分配的基因表达谱将有需求的个体归类为健康,发热或康复。
11.根据权利要求10所述的方法,其中该生物样品为全血。
12.根据权利要求10所述的方法,在(c)和(d)间另外还包括,
-浓缩和纯化该RNA。
13.根据权利要求10所述的方法,在(d)和(e)间另外还包括,
-减少和/或消除该样品的球蛋白mRNA。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,减少和/或消除该样品中球蛋白mRNA的步骤包括向该样品加入生物素标记的球蛋白捕获寡核苷酸来结合球蛋白mRNA和通过链霉素结合磁珠除去结合的球蛋白mRNA留下无球蛋白RNA。
15.根据权利要求14所述的方法,另外还包括通过RNA磁珠与该无球蛋白RNA进行接触来进一步纯化无球蛋白RNA。
16.根据权利要求10所述的方法另外还包括,与(e)一致的步骤,
-在cDNA合成过程中向上述样品中加入PNA来减少和/或消除球蛋白mRNA。
17.根据权利要求10所述的方法,另外还包括,在(g)和(h)间用与(g)中的该基因芯片不同的第二张基因芯片重复(g)的步骤,其随后的(h)步骤中获得的数据来源于上述所用的第一张和第二张基因芯片。
18.根据权利要求10所述的方法,其中区别发热和非发热病人的最小套基因包括PDCD1LG1,PLSCR1,FCGR1A,PLSCR1,FCGR1A,CEACAM1,SERPING1,TNFAIP6,ANKRD22,EPSTI1,FLJ39885,DNAPTP6,IFI35,OAS1,PRV1,STK3,GBP1,GBP1,CASP5,IFIT4,GPR105,MGC20410,cig5,LOC129607,IFI44,GBP5,C1QG,HSXIAPAF1,cig5,UPP1,PML,LAMP3,IFRG28,G1P2,C1orf29,IFI44,LIPA,OAS1,MX1,SN,HSXIAPAF1,IFIT1,OAS2和IFI27.
19.跟据权利要求10所述的方法,其中区别健康对康复病人的最小套基因包括RPL27,RPS7,DAB2,LAMA2,IGHM,EVA1和KREMEN1.
20.跟据权利要求10所述的方法,其中区别腺病毒引起的发热对非腺病毒引起的发热病人的最小套基因包括IL1RAP,ZCCHC2,IFI44,ZCCHC2,ZSIG11,NOP5/NOP58,LGALS3BP,MS4A7,LY6E,BTN3A3和IFI27.
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