ניתוח טרנסקריפטומי המבוסס על נתוני RNA-seq בכמויות גדולות

Ruimin Shan; Ran Li; Yan Liu; Yao Geng

doi:10.3791/69611

Method Article

ניתוח טרנסקריפטומי המבוסס על נתוני RNA-seq בכמויות גדולות

DOI:

10.3791/69611

⸱

January 16th, 2026

Ruimin Shan*¹ , Ran Li*¹ , Yan Liu¹ , Yao Geng²

¹Nanjing Medical University, ²Rehabilitation Medicine Center, The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול הנוכחי קובע מסלול שלם לניתוח תהליך ה-RNA-seq המוני מנתונים גולמיים ועד ניתוח העשרה פונקציונלית.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כבד שומני לא אלכוהולי (NAFL) נחשב בדרך כלל למצב שפיר; עם זאת, לאחר שהמצב מתקדם לדלקת כבד לא אלכוהולית (NASH), החולים ניצבים בפני סיכון מוגבר משמעותית לפתח מחלת כבד בשלב סופי. מחקרים רבים מנסים להבהיר את המנגנון המולקולרי שמאחורי המעבר מ-NAFL ל-NASH. טכנולוגיות ריצוף בתפוקה גבוהה (כגון RNA-seq בכמויות גדולות) סיפקו לחוקרים הבנה מעמיקה יותר על ידי בחינת הטרנסקריפטום, חשיפת ביטוי מולקולות, הפעלת מסלולי איתות וגורמים נוספים הקשורים להתקדמות המחלה. יש שפע של נתונים בקוד פתוח הזמין לחוקרים לנתח כדי לזהות מטרות פוטנציאליות לטיפול במחלות. עם זאת, מחקר קשור מוגבל בשל היעדר תהליך יעיל ואמין לניתוח במעלה הזרם של הטרנסקריפטום. כאן מסופק ניתוח מעלה וניתוח גנטי דיפרנציאלי קשור לשכפול וידידותי למשתמש, כדי להשיג עיבוד סטנדרטי וניתוח מעמיק של נתונים פרטיים או ציבוריים. הצינור מחולק לארבעה שלבים: (1) בקרת איכות של נתונים; (2) מיפוי גנים; (3) ניתוח גנים שונה; ו-(4) אנליזה פונקציונלית. תהליך זה נועד לחשוף את המנגנונים המולקולריים של טרנספורמציית מחלות ולסייע לחוקרים בסינון מטרות תרופות פוטנציאליות וגישות טיפוליות באמצעות ניתוח נתוני RNA-seq בכמויות גדולות.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחלת כבד שומני שאינה אלכוהולית (NAFLD) היא מחלת הכבד הכרונית השכיחה ביותר בעולם, המשפיעה על יותר מרבע מהאוכלוסייה. השכיחות שלו עלתה באופן דרמטי בעשורים האחרונים^, ^1,2,3. נטל המחלה הגובר, במיוחד הצורה המתקדמת יותר שלה, דלקת כבד לא אלכוהולית (NASH), מציבה אתגר בריאותי עולמי משמעותי ונטל כלכלי כבד. השלב הראשון של NAFLD הוא כבד שומני לא אלכוהולי (NAFL), שמלווה בדלקת ופיברוזיס שיכולים להתקדם ל-NASH. האחרון מעלה משמעותית את הסיכון להתפתחות למחלות כבד בשלב סופי, כולל שחמת כבד וקרצינומה כבדית (HCC)^5....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למטרות הדגמה, מערך הנתונים הזמין לציבור PRJNA1023502 שנוצר על ידי לאן באי ואחרים שימש להמחשת כל שלב של ניתוחים מעלה ומורד הזרם²⁰. מכיוון שמאגר נתונים זה מגיע ממאגר ה-SRA בגישה פתוחה של NCBI, אין צורך בהרשאות נוספות או אישורים אתיים. ראו את טבלת החומרים כדי לאמת את כל גרסאות התוכנה וה-R-package הנדרשות. מערך הנתונים הזמין לציבור כולל PRJNA1023502 6 דגימות שאינן NASH, 6 דגימות NAFL, ו-6 דגימות RNA-seq של כבד NASH. בפרוטוקול זה, מערך הנתונים שימש להדגמת כל שלבי תהליך ה-RNA-seq המרוכז, כולל שליפת נתונים ממסד הנתונים של SRA, בקרת איכות (fastp), יישור (HISAT2), כימות (featureCounts), וניתוחי הבעה דיפ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תהליך הניתוח במעלה הזרם עבור RNA-seq בכמויות גדולות מוצג באיור 1A. תהליך עבודה זה מבצע ברצף את השלבים המרכזיים הבאים בפלטפורמת לינוקס: ראשית, בקרת איכות קפדנית של נתוני ריצוף גולמיים מתבצעת באמצעות fastp להסרת קריאות באיכות נמוכה ורצפי מתאמים; בהמשך, HISAT2 מיישר קריאות באיכות גבוהה לגנום הייחוס, כאשר Samtools ממיר וממיין את קבצי היישור; לבסוף, FeatureCounts מבצע כימות ברמת הגן ליצירת מטריצת ביטוי גן, המספקת קלט איכותי לניתוח במורד הזרם. עיבוד וניתוח סטטיסטי.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ניתוח נתוני RNA-seq בכמויות גדולות מאופיין כמשימה בין-תחומית המשלבת גנומיקה, ביואינפורמטיקה, סטטיסטיקה ומדעי המחשב. תהליך עבודה אנליטי מלא כולל מספר שלבים מעלה ואחרון, כולל עיבוד מוקדם של נתונים גולמיים, בקרת איכות, יישור רצפים, כימות ברמת גנים, נרמול נתונים, ניתוח ביטוי דיפרנציאלי ופרשנות ביולוגית. בין השלבים הללו, המרה מדויקת של קריאות ריצוף גולמיות למטריצת ביטוי גנים איכותית היא קריטית במיוחד, שכן שגיאות שנוצרות במהלך עיבוד בזרם עלולות להתפשט לכל המסקנות הביולוגיות במורד הזרם. לכן, הק.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים שאין להם ניגודי עניינים.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים רוצים להודות למנהלי מאגרי המידע הזמינים לציבור ששימשו במחקר זה.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
ביומארט	ביו-קונדוקטור	2.64.0	הערת גנים מתוך Ensembl
clusterProfiler	ביו-קונדוקטור	4.16.0	ניתוח העשרה פונקציונלית
DESeq2	ביו-קונדוקטור	1.48.1	ניתוח ביטוי דיפרנציאלי
FactoMineR	אגרופריזטק	2.11.0	PCA וניתוח רב-משתני
fastp	OpenGene	1.0.1	בקרת איכות וסינון נתוני FASTQ
ספירות תכונות	מחלקת ביואינפורמטיקה, מכון וולטר ואליזה הול למחקר רפואי	2.0.0	ספרו את מספר הקריאות שממופו לכל גן לכימות ביטוי גנים
ggplot2	הנחה	3.5.2	ויזואליזציה של נתונים
גרפל	קמיל סלואיקובסקי	0.9.6	תוויות טקסט שאינן חופפות
גרידג'ס	קלאוס או. וילקה	0.5.6	יצירת עגרות רכס (ridgeline)
HISAT2	אוניברסיטת ג'ונס הופקינס	2.2.1	יישר את הקריאות האיכותיות המסוננות לגנום הייחוס
R	R Core Team	4.5.0	סביבה לחישוב, ניתוח והדמיה של נתונים
RColorBrewer	אריך נויירת'	1.1.3	פלטות צבעים לתכנון
SAMTOOLS	זרם עבודה בגנומיקה בקנה מידה גדול	1.22.0	המרה ועיבוד קבצי SAM לשליפת וגישה יעילה
ערכת כלים של SRA	המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי	3.2.1	השגת ועיבוד מוקדם של נתוני ריצוף גולמיים ממסד הנתונים של NCBI SRA

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Asrani, S. K., Devarbhavi, H., Eaton, J., Kamath, P. S. Burden of liver diseases in the world. J Hepatol. 70 (1), 151-171 (2019).
Friedman, S. L., Neuschwander-Tetri, B. A., Rinella, M., Sanyal, A. J. Mechanisms of NAFLD development and therapeutic strategies. Nat Med. 24 (7), 908-922 (2018).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

ניתוח טרנסקריפטומי המבוסס על נתוני RNA-seq בכמויות גדולות

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles