CN117253543A - 一种皮肤表皮细胞抗衰基因库及其构建方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮肤表皮细胞抗衰基因库及其构建方法和应用。所述方法包括：获取转录组分析公共数据库原始数据，筛选差异基因，得到初筛基因库，构建自然衰老模型，将得到的表达谱与初筛基因库进行对比补充，即得所述皮肤表皮细胞抗衰基因库。通过本发明的方法构建的皮肤表皮细胞抗衰基因库广谱性强，准确度高，弥补了现有皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种皮肤表皮细胞抗衰基因库及其构建方法和应用。
背景技术
皮肤的老化分为内源性老化和外源性老化，内源性老化指由基因程序性变化所引起的老化，外源性老化指由外界影响因素导致的老化，如紫外线照射、吸烟、环境污染等。人体皮肤长年累月不可避免的会受到太阳光照射，太阳光中的紫外线照射是直接引起皮肤老化的最主要因素，这种老化也称为光老化。光老化的皮肤由于反复暴露于紫外线而引起的结构和功能的特征性改变。临床上表现为皱纹、皮肤松弛、粗糙、萎缩、斑点状色素沉着、雀斑、毛细血管扩张、紫癜以及癌变等。由于皮肤的光老化临床表现直观，又是最重要的外源性皮肤老化，因此越来越受到人们的重视。
皮肤光老化是一种多因素疾病。近些年来，随着医学基础理论的发展和实验技术的创新，对病因及发病机理已经有了比较深入的了解。但是，光老化的机制十分复杂，牵涉到许多酶、受体以及信号转导途径，其中部分机制尚未完全明了。对其具体的分子生物学过程，至今仍存在许多疑问。因此从基因水平上，对光老化机制进行更深入的探索将是我们未来研究的主要方向。对基因的研究，传统的方法有：蛋白质双向电泳法，缺点是很难得到足够量的蛋白质来分析和克隆差异表达的基因，因此，难以深入研究。基因芯片技术在研究基因差异性表达时具有高通量性的特点，即能在一次杂交实验中同时监测数以千计的基因表达，大大提高了效率，因此目前国内外利用基因芯片技术研究基因的差异性表达逐渐成为热点。必将成为光老化机制的研究的主要技术手段。数据库操作简单，数据全面，免费共享，并为后期数据挖掘和信息推广提供了良好的平台。GEO数据库在分子生物学领域中有着广泛的应用前景，为皮肤光老化相关基因的挖掘与筛选提供了最佳平台。但是现有皮肤衰老转录组研究的材料来源不同，实验方法不同，评估结果准确度低。
因此，亟需提供一种广谱性强，准确度高的基因库，用于评估现有原料和新原料的抗衰效果。
发明内容
针对现有技术的不足和实际需求，本发明提供一种皮肤表皮细胞抗衰基因库及其构建方法和应用，弥补了现有皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷，广谱性强，准确度高。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，所述方法包括：获取转录组分析公共数据库原始数据，筛选差异基因，得到初筛基因库，构建自然衰老模型，将得到的表达谱与初筛基因库进行对比补充，即得所述皮肤表皮细胞抗衰基因库。
通过本发明的方法构建的皮肤表皮细胞抗衰基因库广谱性强，准确度高，弥补了现有皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷。
优选地，所述原始数据包括：从基因表达综合数据库下载的与皮肤、角化细胞、紫外线和衰老相关的转录组分析数据。
优选地，所述原始数据还包括自然衰老基因和光老化基因的基因数据。
优选地，所述自然衰老基因的来源包括人源自然衰老基因和鼠源自然衰老基因；所述光老化基因的来源包括人源光老化基因。
优选地，所述人源自然衰老基因的数据来源包括GSE130973、GSE46486、GSE155371、GSE212448和AgeAnno单细胞测序数据。
优选地，所述鼠源自然衰老基因的数据来源包括GSE75192、GSE103065和GSE227782。
优选地，所述人源光老化基因的数据来源包括GSE201850、GSE138800、GSE85443、GSE97577和GES198792。
优选地，所述筛选差异基因包括使用Rstudio的DEseq2包或DEseq2包进行筛选，筛选后得到自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库的差异基因。
优选地，所述得到转录组分析公共数据库的差异基因后进行再次筛选，再次筛选包括以下步骤：
(1)选出数据库中p值小于0.05且log2foldchange绝对值大于0.25的基因；
(2)在自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库中表现出相同表达特征的基因的收入靶点库，否则进入待选库；
(3)将靶点库中的基因在自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库存在相同表达特征的基因标记为重点基因；
(4)待选库中被广泛研究且有一致认同的表达特征的基因，收入靶点库中，否则舍弃。
优选地，所述构建自然衰老模型包括：培养并持续继代hacat表皮细胞至14-18代，使用10-30mJ UBV照射年轻表皮细胞，得到自然衰老模型。
上述14-18代包括14代、15代、16代、17代、18代等。
上述10-30mJ包括10mJ、12mJ、14mJ、16mJ、20mJ、22mJ、24mJ、26mJ、28mJ、30mJ等。
第二方面，本发明提供了一种皮肤表皮细胞抗衰基因库，所述基因库由第一方面所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法构建得到。
第三方面，本发明提供了第二方面所述的皮肤表皮细胞抗衰基因库在评估抗衰效果中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的方法构建的皮肤表皮细胞抗衰基因库广谱性强，准确度高，弥补了先前皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷；
(2)本发明所使用的数据库由大量基因组成，最终筛选出的基因有很多先前未被探讨重视过的抗衰靶点，有利于进一步优化皮肤抗衰策略；
(3)本发明的基因库可用于现有原料的新抗衰机制发现，或用来评估现有原料和新原料的抗衰效果，是更为精确的新评估工具，同时通过不断测试可以优化调整本数据库，完成自身可用性的升级。
附图说明
图1为本发明方法筛选差异基因流程图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合实施例和附图对本发明作进一步地说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。
实施例1
从公共数据库中筛选自然衰老差异基因。
(1)获取通过直接从公共数据库下载或R语言分析的表达矩阵后，使用excel打开文件，进行以下两步进行初步质量控制：
a.选取“”pval“”列，点击“排序与筛选”功能，选择筛选。在“数字筛选”选项中设定小于0.05点击确定；
b.在上一步筛选结果的基础上选取”log2foldchange”列，点击“排序与筛选”功能，选择筛选。在数字筛选中的“自定义筛选”选项中设定大于0.25与小于0.25点击确定；
c.通过以上步骤将各个数据库的可信度和差异显著性都符合要求的基因表达矩阵，复制到同一个excel表格中方便后续统合分析。
(2)按照以下步骤，筛选不同基因库中同时存在且表达特征一致的基因：
a.选取任两个数据库的基因列表，点击“排序和筛选”，点击“升序”使基因列表按名称进行排序；
b.点击“条件格式”，选择“突出显示单元格规则”，选择“重复值”使在两个基因库中同时出现的基因高亮；
c.选择基因名称列，点击“排序与筛选”中的“自定义筛选”，并扩展选定区域，“排序依据”设定为单元格颜色，使带有颜色高亮的单元格在顶端，借此筛选出共同存在的基因；
d.筛选出的基因，对比其”log2foldchange”。如两数据库的”log2foldchange”是同样是通过实验组比对照组得到的，则选出“log2foldchange”同为正值或负值的基因。如如两数据库的”log2foldchange”分别通过实验组比对照组与对照组比实验组得到的，则选出“log2foldchange”分别为正负值的基因。
(3)通过以上方法筛选出的两个数据库中的相同表达特征的差异基因，再用相同方法与第三个数据库对比，选出三个库中相同特征的差异基因，纳入最终的抗衰基因库。
(4)其他数据库也按同样方法筛选(如：有1号，2号，3号，4号，5号五个基因库，则先对比1,2,3号，再对比1,2,4号，再对比1,2,5号，接着对比2,3,4号…以此类推)将得到的差异基因共同纳入自然衰老差异基因库中。
实施例2
从公共数据库中筛选光老化差异基因。
方法同实施例1筛选自然衰老差异基因。
实施例3
通过构建表皮细胞自然衰老和光老化模型，并送样测序公司做转录组测序，得到的结果重复上述步骤，筛选出最终的差异基因库。
自然衰老差异基因库结果如表1所示。
表1
光老化差异基因库结果如表2所示。
表2
由表格可知，本发明的方法构建的皮肤表皮细胞抗衰基因库广谱性强，准确度高，弥补了先前皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷，可用于现有原料的新抗衰机制发现，或用来评估现有原料和新原料的抗衰效果，是更为精确的新评估工具，同时通过不断测试可以优化调整本数据库，完成自身可用性的升级。
综上所述，本发明的方法构建的皮肤表皮细胞抗衰基因库广谱性强，准确度高，弥补了先前皮肤衰老转录组众多研究的材料来源不同，实验方法不同导致分析结果不同的缺陷。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述方法包括：获取转录组分析公共数据库原始数据，筛选差异基因，得到初筛基因库，构建自然衰老模型，将得到的表达谱与初筛基因库进行对比补充，即得所述皮肤表皮细胞抗衰基因库。
2.根据权利要求1所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述原始数据包括：从基因表达综合数据库下载的与皮肤、角化细胞、紫外线和衰老相关的转录组分析数据。
3.根据权利要求1或2所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述原始数据还包括自然衰老基因和光老化基因的基因数据。
4.根据权利要求3所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述自然衰老基因的来源包括人源自然衰老基因和鼠源自然衰老基因；所述光老化基因的来源包括人源光老化基因。
5.根据权利要求3或4所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述人源自然衰老基因的数据来源包括GSE130973、GSE46486、GSE155371、GSE212448和AgeAnno单细胞测序数据；
优选地，所述鼠源自然衰老基因的数据来源包括GSE75192、GSE103065和GSE227782；
优选地，所述人源光老化基因的数据来源包括GSE201850、GSE138800、GSE85443、GSE97577和GES198792。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述筛选差异基因包括使用Rstudio的DEseq2包或DEseq2包进行筛选，筛选后得到自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库的差异基因。
7.根据权利要求6所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述得到转录组分析公共数据库的差异基因后进行再次筛选，再次筛选包括以下步骤：
(1)选出数据库中p值小于0.05且log2foldchange绝对值大于0.25的基因；
(2)在自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库中表现出相同表达特征的基因的收入靶点库，否则进入待选库；
(3)将靶点库中的基因在自然衰老人源基因数据库、自然衰老鼠源基因数据库和光老化人源基因数据库存在相同表达特征的基因标记为重点基因；
(4)待选库中被广泛研究且有一致认同的表达特征的基因，收入靶点库中，否则舍弃。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法，其特征在于，所述构建自然衰老模型包括：培养并持续继代hacat表皮细胞至14-18代，使用10-30mJUBV照射年轻表皮细胞，得到自然衰老模型。
9.一种皮肤表皮细胞抗衰基因库，其特征在于，所述基因库由权利要求1-8中任一项所述的建立皮肤表皮细胞抗衰基因库的方法构建得到。
10.权利要求9所述的皮肤表皮细胞抗衰基因库在评估抗衰效果中的应用。
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Legal Events
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