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备战2020NSFC| 如何快速低成本获得超级增强子研究的前期基础
发布时间:2019-09-09 14:17:03

超级增强子(Super Enhancer, SE)是近年来发现的能够控制关键基因转录的一组新的DNA调控元件。超级增强子控制细胞身份特异的基因表达,并在癌症发生、细胞分化、免疫应答等生物学过程中发挥着重要调控功能。由于许多肿瘤细胞关键致癌基因由超级增强子驱动,超级增强子有潜力成为理想的抗癌靶点,已成为世界科技前沿的研究热点。

超级增强子逐渐升温



超级增强子数据挖掘服务:囊括215种细胞株,68种组织,无需提供样本,无需测序

表观生物通过整合NCBI、Roadmap、ENCODE等公共数据库的H3K27ac的原始测序数据,通过升级和优化原有的超级增强子分析算法及流程,可为客户提供基于大型公共数据库资源的超级增强子一般分析以及高级分析,客户无需提供细胞或组织样本,无需测序,即可深入挖掘人类已知公布的超级增强子对基因调控的相关功能、对肿瘤潜在的生物学作用。

表1. 可进行超级增强子分析的细胞类型(全部合计215种)


细胞类型

来源组织

Trex-293

786-O

A549

BE(2)C

神经母细胞瘤

B cells

血液、淋巴结

HeLa

宫颈

CyT49

胚胎内胚层

H9

胚胎

HCT116

结肠

HuH7

HepG2

hMADS

脂肪

KB

口腔

MCF-7

乳腺

MDA-MB-231

乳腺

更多细胞类型请咨询


表2. 可进行超级增强子分析的组织类型(全部合计68种)

组织样本

肾上腺

前列腺

胰腺

骨骼肌

卵巢

脐带

大脑

结肠

更多组织类型请咨询


超级增强子关联TCGA数据库

通过整合挖掘TCGA 7332RNA-seq数据、拷贝数变化数据及临床相关数据,将超级增强子与对应的肿瘤进行关联分析(表3),可鉴定异常表达的超级增强子靶基因,及显著预后相关的超级增强子靶基因。这些数据有望为研究癌症相关超级增强子作用机制奠定坚实基础和提升研究效率! 


3. 肿瘤类型及分析的样本数量

类型 肿瘤样本数量 正常对照数量
THCA(甲状腺癌) 504 59
CHOL(胆管癌) 36 9
UCEC(子宫内膜癌) 180 23
READ(直肠癌) 92 10
HNSC(头颈癌) 518 44
COAD(结肠癌) 287 41
STAD(胃癌) 413 36
LIHC(肝癌) 369 50
KICH(肾嫌色细胞癌) 66 25
PRAD(前列腺癌) 494 51
LUAD(肺腺癌) 513 59
LUSC(肺鳞癌) 498 50
BRCA(乳腺癌) 1092 113
KIRP(肾乳头状细胞癌) 288 32
ESCA(食管癌) 181 13
KIRC(肾透明细胞癌) 530 72
BLCA(膀胱癌) 407 19
GBM(胶质瘤) 153 5


技术应用

1. 快速获取多种细胞或组织样本的超级增强子数据,包括在肿瘤中显著差异表达的超级增强子靶基因,以及与肿瘤患者生存曲线显著相关超级增强子靶基因,为验证疾病相关超级增强子奠定基础;

2. 为相关研究论文的发表提供重要的数据支撑;

3. 可作为申请课题的基础工作,降低前期投入的成本;

4. 为超级增强子进一步研究提供参考,指导精确锁定疾病相关的超级增强子。


超级增强子一般分析内容

1. 序列比对(hg38版本)

2. 鉴定peak

3. 鉴定超级增强子及图像化

4. 鉴定超级增强子区域motif及预测关键转录因子

5. 超级增强子靶基因鉴定 mRNA, lncRNA, miRNA(间接), circRNA(间接)

6. 超级增强子靶基因GO分析

7. 超级增强子靶基因KEGG分析

 

超级增强子高级分析内容

1. 超级增强子靶基因差异表达分析(与TCGA肿瘤数据结合)

2. 超级增强子靶基因生存分析(与TCGA肿瘤数据结合)

3. 超级增强子GWAS位点关联分析(与GWAS数据结合)


表观生物分析图

1. 超级增强子peak鉴定


2. 超级增强子鉴定

3. 鉴定超级增强子区域motif及预测关键转录因子


4. 超级增强子靶基因鉴定 mRNA, lncRNA, miRNA(间接), circRNA(间接)


5. 超级增强子靶基因GO分析


6. 超级增强子靶基因KEGG分析



7. 超级增强子靶基因差异表达分析(与TCGA肿瘤数据结合)

表观生物将公共数据库的超级增强子数据与TCGA肿瘤数据关联,利用limma包中的voom算法对每种癌症类型中差异表达的超级增强子靶基因进行鉴定,统计显著的超级增强子靶基因被定义为倍数变化大于或等于2倍,假阳性发现率(FDR)小于0.05

热图显示在某种癌症中显著差异的超级增强子靶基因(示意图)




箱线图显示在某种癌症中最显著上调的超级增强子靶基因(示意图)



8. 超级增强子靶基因生存分析(与TCGA肿瘤数据结合)还能评估超级增强子靶基因与病人生存之间的关联。基于多因素cox回归模型(以年龄和性别作为协变量),可鉴定与病人生存显著相关的超级增强子靶基因。

某个超级增强子靶基因的表达与肝癌病人的生存显著相关(示意图)


9. 超级增强子GWAS位点关联分析(与GWAS数据结合)

位于大脑组织样BIN1基因的一个超级增强子,此处有阿尔兹海默病的SNP位点(图来自已发表文章:Hnisz D, Cell 2013.)。 


参考文献:

Hnisz D, et al. Super-enhancers inthe control of cell identity and disease. Cell. 2013Nov7;155(4):934-47.


另附:超级增强子的整体课题设计思路图


额外福利:

一、免费提供后续课题设计的指导及建议;

二、后续开展超级增强子实验技术服务,可以获得更多优惠折扣


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