法醫(yī)學(xué)院孫俊紅課題組報(bào)道骨骼肌挫傷后早期階段基因轉(zhuǎn)錄信息解碼的研究成果
本研究利用國(guó)家自然科學(xué)基金“應(yīng)用基因本體和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)鼠-豬-人肌肉損傷時(shí)間推斷體系”（81971795）在骨骼肌損傷后早期轉(zhuǎn)錄動(dòng)力學(xué)信息分析和解碼上取得進(jìn)展，該研究深度分析了大鼠骨骼肌挫傷后早期階段基因表達(dá)和調(diào)控通路的動(dòng)態(tài)變化，并篩選了時(shí)間相關(guān)基因，初步為損傷時(shí)間推斷和物種間信息分析奠定生物信息基礎(chǔ)。論文于2021年5月7日被 Frontiers in Genetics雜志接受，題目為：“Investigating transcriptional dynamics changes and time-dependent marker gene expression in the early period after skeletal muscle injury in rats”。
骨骼肌損傷(骨骼肌損傷)在日常生活和創(chuàng)傷外科實(shí)踐中較為常見，尤其是在交通事故和體育活動(dòng)中。嚴(yán)重的骨骼肌損傷可對(duì)肌肉功能能力產(chǎn)生顯著和長(zhǎng)期的不良影響。本次研究著眼于骨骼肌損傷早期的轉(zhuǎn)錄動(dòng)力學(xué)變化，通過下一代測(cè)序詳細(xì)分析骨骼肌損傷早期0-48小時(shí)多個(gè)時(shí)間階段的的病理過程、基因表達(dá)、調(diào)控變化和時(shí)間相關(guān)差異基因，并從系統(tǒng)生物學(xué)角度初步闡明了骨骼肌挫傷后早期推動(dòng)病理過程發(fā)展和狀態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵基因和通路。
研究綜合應(yīng)用Chipster平臺(tái)，結(jié)合加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）篩選時(shí)間模塊共表達(dá)模塊基因，結(jié)合時(shí)間依賴基因分析軟件，全面展示骨骼肌挫傷后早期基因表達(dá)景觀和時(shí)間依賴基因標(biāo)記。
圖3模塊基因表達(dá)變化反映骨骼肌損傷后基因表達(dá)景觀
圖4基于時(shí)間依賴分析軟件得到的時(shí)間相關(guān)變化的差異基因
研究對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)深度解碼和系統(tǒng)分析可以幫助生物學(xué)家和臨床醫(yī)生進(jìn)一步研究與時(shí)間相關(guān)的疾病基因表達(dá)和調(diào)控的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。同時(shí)將生物學(xué)意義與時(shí)間依賴的基因標(biāo)記物相結(jié)合篩選出的18個(gè)時(shí)間和生物變化過程依賴的候選基因可能會(huì)對(duì)如何正損傷后早期促進(jìn)和改善骨骼肌修復(fù)和再生產(chǎn)生一些令人興奮的觀點(diǎn)。
圖5 18個(gè)模塊-時(shí)間相關(guān)候選基因在基因網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用
在法醫(yī)學(xué)損傷時(shí)間推斷實(shí)踐中，本次研究對(duì)骨骼肌挫傷早期二代測(cè)試數(shù)據(jù)的分析解碼，將為選擇提高損傷時(shí)間推斷在準(zhǔn)確性和普適性的指標(biāo)選擇提供新的思路。此外，通過對(duì)骨骼肌損傷早期轉(zhuǎn)錄信息的深入分析和解碼，為今后基于相似生物學(xué)過程，不同生物系統(tǒng)的跨物種生物信息轉(zhuǎn)化研究和損傷時(shí)間推斷奠定了基礎(chǔ)。
山西醫(yī)科大學(xué)2018級(jí)法醫(yī)學(xué)博士研究生任康為論文的第一作者，法醫(yī)學(xué)院王英元教授、孫俊紅教授為論文的通信作者。該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
