轉(zhuǎn)錄組學(xué)在中醫(yī)證候中的研究進(jìn)展※

李亞果 張海燕 劉颯 徐祉君 張淼

轉(zhuǎn)錄組學(xué)在中醫(yī)證候中的研究進(jìn)展※

李亞果1張海燕2*劉颯2徐祉君2張淼2

（1河南中醫(yī)藥大學(xué)碩士研究生2014級(jí)，鄭州450000；2河南中醫(yī)藥大學(xué)中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)艾滋病分會(huì)，鄭州450046）

轉(zhuǎn)錄組學(xué)能夠從整體上研究基因功能以及基因結(jié)構(gòu)，揭示特定生物學(xué)過(guò)程以及疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的分子機(jī)理。通過(guò)近年來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)錄組學(xué)在中醫(yī)證候中的研究進(jìn)行歸納、分析、總結(jié)，發(fā)現(xiàn)中醫(yī)證候有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)錄組學(xué)可以用來(lái)研究中醫(yī)證候的微觀實(shí)質(zhì)。應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組學(xué)在不同個(gè)體證候的證候狀態(tài)進(jìn)行掃描，探尋不同證候相關(guān)基因表達(dá)譜，以及分析microRNA的功能，能從微觀上闡釋中醫(yī)的證候本質(zhì)為證候的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化提供依據(jù)。本文就轉(zhuǎn)錄組學(xué)在中醫(yī)證候的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展方面作了綜述。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)；中醫(yī)證候；microRNA；研究進(jìn)展；綜述

隨著后基因組時(shí)代的到來(lái)，轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等組學(xué)相繼出現(xiàn)，其中轉(zhuǎn)錄組學(xué)是率先發(fā)展并且應(yīng)用最廣泛的技術(shù)[1]。辨證論治是中醫(yī)學(xué)的精髓，論治取決于辨證，證候研究是中醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，也是中醫(yī)學(xué)術(shù)界研究的難點(diǎn)。由于中醫(yī)的證候是通過(guò)望聞問(wèn)切四診所獲得的一組有相互關(guān)聯(lián)的癥狀和體征群的信息整理所得，具有模糊性，主觀性，動(dòng)態(tài)性，難以從微觀量化指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)，阻礙了中醫(yī)要現(xiàn)代化的研究和向國(guó)際的傳播。許多學(xué)者期望通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段進(jìn)一步闡明證候的本質(zhì)。現(xiàn)從轉(zhuǎn)錄組學(xué)角度對(duì)近年來(lái)該領(lǐng)域中的研究探討做以下概述。

1 轉(zhuǎn)錄組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)

轉(zhuǎn)錄組概念是最先由Veclalesuc和Kinzler等人于1997年提出[2]，轉(zhuǎn)錄組即一個(gè)活細(xì)胞所能轉(zhuǎn)錄出來(lái)的所有的mRNA；其包含了特定的時(shí)間和空間限定，通過(guò)遺傳學(xué)中心法則我們可以知道，遺傳信息的傳遞是以信使RNA（mRNA）為“橋梁”，從DNA傳遞到蛋白質(zhì)。由此可見，轉(zhuǎn)錄組的研究不僅可以解釋細(xì)胞或組織的基因組的功能元件，揭示分子成分，還可以用來(lái)認(rèn)識(shí)生物學(xué)進(jìn)程和疾病發(fā)生機(jī)制[3-4]。研究轉(zhuǎn)錄組的一個(gè)重要方法就是利用DNA芯片技術(shù)檢測(cè)有機(jī)體基因組中基因的表達(dá)。從基因組DNA轉(zhuǎn)錄的基因總和，即轉(zhuǎn)錄組，也稱為表達(dá)譜，是研究細(xì)胞表型和功能的一個(gè)重要手段。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics)是功能基因組學(xué)（Functional Genomics)研究的重要組成部分，是一門在整體水平上研究細(xì)胞中所有基因轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的學(xué)科[5-6]。

2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與中醫(yī)證候關(guān)系

證候是機(jī)體在疾病發(fā)展過(guò)程中的某一階段的病理概括。由于它包括了病變的部位、原因、性質(zhì)，以及邪正關(guān)系，反映出疾病發(fā)展過(guò)程中某一階段的病理變化的本質(zhì)，是中醫(yī)學(xué)認(rèn)識(shí)疾病和辨證論治的主要依據(jù)。

轉(zhuǎn)錄組學(xué)是從RNA水平上整體研究細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控的規(guī)律，其主要技術(shù)是基因芯片技術(shù)。該技術(shù)以其高通量、大規(guī)模、高度平行性、快

速高效、高靈敏度、高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用到生命科學(xué)研究各個(gè)領(lǐng)域，包括表達(dá)譜分析、新基因發(fā)現(xiàn)、基因突變及多態(tài)性基因表達(dá)譜分析、基因測(cè)序、microRNA、疾病診斷分類和預(yù)測(cè)、藥靶發(fā)現(xiàn)、藥物篩選、毒理、藥理和藥效等[7-8]。

基因芯片技術(shù)對(duì)不同個(gè)體的證候狀態(tài)的基因組進(jìn)行掃描，探尋不同證的相關(guān)基因表達(dá)譜，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析來(lái)建立其證候相互關(guān)系網(wǎng)，能從微觀上闡釋中醫(yī)的證候本質(zhì)，為“證候”的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化研究提供依據(jù)。

3 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在中醫(yī)證候中的相關(guān)研究及現(xiàn)狀

中醫(yī)證候的研究是中醫(yī)藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)作為一門在整體水平上研究細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的學(xué)科，已有學(xué)者將其應(yīng)用于肺氣虛證[9]、虛寒證[10]、腎陽(yáng)虛證[11]、血虛證[12]、痰濕體質(zhì)[13]等的研究中，并且取得了一定的成果。

microRNAs是一種由22個(gè)核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼小分子單鏈RNA，存在于多種真核生物中[14]。由于microRNA在于因調(diào)控具有靶向性，在對(duì)癌癥的診斷、治療和判斷預(yù)后方面可能起到一定的作用日本的Matsuo等[15]通過(guò)基因表達(dá)微陣列對(duì)12例手術(shù)切除的組織樣本進(jìn)行的相關(guān)研究結(jié)果表明，miR-29c在胃癌細(xì)胞中可能具有腫瘤抑制的作用，其表達(dá)下降可能通過(guò)RCC2的異常表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。陶陶[16]等應(yīng)用microRNA基因表達(dá)譜芯片，研究紫杉醇耐藥卵巢癌細(xì)胞skov3-tr30及其敏感細(xì)胞skov3基因表達(dá)譜，篩選出171個(gè)與卵巢癌細(xì)胞化療耐藥相關(guān)的microRNA，miR-17~92基因簇與卵巢漿液性癌化療耐藥性相關(guān)；羅琦[17]等通過(guò)觀察對(duì)脾虛型腹瀉型腸易激綜合征結(jié)腸黏膜中5-羥色胺受體mRNA表達(dá)水平，結(jié)果表明其表達(dá)異常可能是脾虛型IBS-D的致病機(jī)制；許前磊，閆秀娟[18]等人應(yīng)用Affymetrix公司的Human genome U133 Plus 2.0芯片及MicroRNA芯片對(duì)艾滋病患者中醫(yī)證進(jìn)行較大樣本檢測(cè)，建立了HIV/AIDS中醫(yī)證候轉(zhuǎn)錄學(xué)分析方法，根據(jù)基因表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)了HIV/AIDS相關(guān)基因，并通過(guò)整合表達(dá)譜芯片和MicroRNA芯片篩選結(jié)果建立了中醫(yī)證候轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析方法，為中醫(yī)證候系統(tǒng)生物學(xué)研究提供借鑒。王階[19]等提出將microRNA引入冠心病中醫(yī)證候的研究，借助microRNA芯片及生物信息學(xué)技術(shù)，建立和證候相關(guān)的microRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為從轉(zhuǎn)錄水平研究中醫(yī)藥提供了新的視角。

基因芯片表達(dá)譜技術(shù)是轉(zhuǎn)錄組學(xué)的一項(xiàng)重要的技術(shù)，利用基因表達(dá)譜芯片可以預(yù)測(cè)病情、并將其分型，是基因芯片明顯的優(yōu)勢(shì)，其中應(yīng)用最多的是腫瘤；利用基因芯片可隨時(shí)獲取腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)各期與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)的基因表達(dá)模式同時(shí)可以比較正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中相關(guān)基因表達(dá)的變化，從而發(fā)現(xiàn)新的腫瘤相關(guān)基因，作為勢(shì)物篩選的靶標(biāo)[20]。

溫國(guó)軍[21]等應(yīng)用基因芯片技術(shù)，對(duì)慢性乙型病毒性肝炎肝郁脾虛證和脾胃濕熱證患者進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，按照P-Value<0.05的標(biāo)準(zhǔn)篩選出肝郁脾虛證相關(guān)的1401個(gè)差異表達(dá)探針，有功能注釋的差異基因939條；按照P-value<0.05的標(biāo)準(zhǔn)篩選出脾胃濕熱證相關(guān)的2011個(gè)差異表達(dá)探針。有功能注釋的差異基因1376條；肝郁脾虛證相關(guān)差異基因所表達(dá)的功能主要為對(duì)外界剌激的反應(yīng)、碳水化合物的結(jié)合、多細(xì)胞機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞發(fā)育、生長(zhǎng)發(fā)育等；脾胃濕熱證相關(guān)的差異基因所表達(dá)的基因功能主要為解剖學(xué)形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成、運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)、細(xì)胞遷移、細(xì)胞粘附、定位調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)過(guò)程等。秦樂(lè)、秦玉花[22]等人對(duì)2型糖尿病腎虛證基因表達(dá)譜進(jìn)行研究，結(jié)果腎虛組與正常對(duì)照組相比，上調(diào)基因134條，下調(diào)1038條，腎虛組與非腎虛組比較，上調(diào)基因45條，下調(diào)61條。嚴(yán)石林[23]等人指出糖尿病、陽(yáng)痿、慢性腎炎患者中典型腎陽(yáng)虛證病例的轉(zhuǎn)錄組學(xué)的特征研究中發(fā)現(xiàn)332條共同差異的表達(dá)基因，且腎陽(yáng)虛與免疫系統(tǒng)、氨基酸分解合成、脂類代謝、生殖、能量代謝及腫瘤相關(guān)的基因有密切聯(lián)系且促進(jìn)其代謝功能降低。

4 小結(jié)與展望

中醫(yī)學(xué)的精髓在于辨證論治和整體觀念，證候是中醫(yī)學(xué)研究的核心，但是中醫(yī)證候比較復(fù)雜，證候類型多種多樣，不同疾病的證型不盡相同，即使是相同的疾病也可能證型不同，因此要想使中醫(yī)學(xué)走向現(xiàn)代化，走出國(guó)門，走向世界，闡明中醫(yī)證候的本質(zhì)是其關(guān)鍵和基礎(chǔ)所在，轉(zhuǎn)錄組技術(shù)為中醫(yī)證候的研究注入了新的活力，提供了新的契機(jī)。

中醫(yī)的證候是以整體觀作為指導(dǎo)，某一證候可能涵蓋現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的多個(gè)臟器和病理學(xué)的表現(xiàn)，我們還應(yīng)該多層面，多角度的研究。人們對(duì)于機(jī)體的認(rèn)識(shí)也經(jīng)歷了從現(xiàn)象到本質(zhì)，由表及里的過(guò)程，運(yùn)用轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對(duì)中醫(yī)證候?qū)嵸|(zhì)進(jìn)行研究正在備受關(guān)注，而且有望在中醫(yī)藥領(lǐng)域取得突破性的進(jìn)展，但是證候的變化迅速，僅僅靠轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究是不夠的，應(yīng)該運(yùn)用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論和分子生物學(xué)技術(shù)綜合分析，如果能夠把轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用系統(tǒng)生物學(xué)來(lái)研究中醫(yī)證候，因?yàn)橄到y(tǒng)生物學(xué)與中醫(yī)學(xué)具有相通性，中醫(yī)證候研究引入系統(tǒng)生物學(xué)可以更好的闡明中醫(yī)證候的實(shí)質(zhì)[24]，這不僅與中醫(yī)學(xué)的整體觀念有異曲同工之妙，而且能夠從微觀分子網(wǎng)絡(luò)方面來(lái)綜合研究中醫(yī)證候的實(shí)質(zhì)，克服中醫(yī)證候傳統(tǒng)研究方法的局限性，這一舉措必將給中醫(yī)藥的發(fā)展帶來(lái)歷史性的飛躍。

[1]Lockhart DJ，Winzeler EA.Genomics，gene expression and DNA arrays[J]. Nature，2000，405(6788):827-836.

[2]Velculescu VE，Zhang L，Zhou W，et al.Characterization of the yeast transcriPotme[J].Cell1997，88(2):243-251.

[3]Wang Z，Gerstein M，Snyder M.RNA-Seq:a revolutionary tool for transcriptomics[J].Nat Rev Genet，2009，10(1):57-63.

[4]Costa V，Angelini C，De Feis I，et al.Uncovering the complexity of transcriptomes with RNA-Seq[J].J BiomedBiotechnol，2010，2010:853916.

[5]祁潛，劉永斌，榮威樹.轉(zhuǎn)錄組研究新技術(shù)：KNA-Se及其應(yīng)用[J].遺傳，2011（10）:1191-1202.

[6]李小白，向林，羅潔，等.轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-Seq)策及其數(shù)據(jù)在分子標(biāo)記開發(fā)上的應(yīng)用[J].中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)報(bào)，2013，35(5):720-726.

[7]Schena M，Shalon D，Davis RW，et a1.Quantitative monitoring of gene expression patterns with a complementary DNA microarray[J].Science. 1995，270(5235):467-470.

[8]Chittur SV.DNA microarrays:tools for the 21st Century.:Comb Chem High Throughput Screen.2004，7(6):531-537.

[9]李澤庚，童佳兵，彭波，等.慢性阻塞性肺疾病肺氣虛證患者T淋巴細(xì)胞差異表達(dá)基因的初步研究[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合雜志，2006，26(12):2801-2804.

[10]吳斌，譚從娥，李諱弘，等.一個(gè)家系虛寒證的基因表達(dá)譜研究[J].上海中醫(yī)藥雜志，2006，40(11):47-50.

[11]李玉萍，羅仁，趙曉山，等.狼疫性腎炎腎陽(yáng)虛證cDNA消減文庫(kù)的構(gòu)建[J].中國(guó)臨床康復(fù)，2006，10(47):4-7.

[12]恪麗，陳蘇紅，馬增春，等.用寡核苷酸芯片研究血虛小鼠造血相關(guān)細(xì)胞因子基因表達(dá)譜[J].中草藥，2003，34(7):625-629.

[13]王請(qǐng)，裴海洋，高京宏.肥胖人痰濕體質(zhì)外周血基因表達(dá)譜特征研究[J].中醫(yī)雜志，2006，47(11):851-853.

[14]Geng LY，Wang X.Research progress of microRNA in chronic lymphocytic leukemia[J].Joural of Experimental Hematology，2014，22(1):255-258.

[15]Matsuo M，Nakada C，Tsukamoto Y，et al.MiR-29c is downregulated in gastric carcinomas and regulates cell proliferation by targeting RCC2[J]. Mol Cancer，2013，12:15-23.

[16]陶陶，王敏.化療耐藥及敏感卵巢癌細(xì)胞差異表達(dá)microRNA的篩查與組織鑒定[J].中國(guó)醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，42(2)：118-122

[17]羅琦，廉永紅，蘇俊權(quán)，等.加味四君子湯對(duì)脾虛型腸易激綜合征患者腸黏膜5-羥色胺受體的影響[J].中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志，2013，20(1)：19-21.

[18]許前磊，閆秀娟，武興偉，等.轉(zhuǎn)錄組學(xué)在艾滋病中醫(yī)證候?qū)W研究中的應(yīng)用[J].中醫(yī)學(xué)報(bào)，2014，29（3）:309-311.

[19]王階，虞桂.microRNA與冠心病中醫(yī)證候研究[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合雜志，2012(11)：1562-1565.

[20]Young R A.Biomedical discovery with DNA arrays[J].Cell，2000，102(1):9-15.

[21]溫國(guó)軍.慢性乙型病毒性肝炎肝郁脾虛和脾胃濕熱證轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究[D].成都：成都中醫(yī)藥大學(xué)，2012：30-31.

[22]秦樂(lè)，秦玉花，孫玉文，等.2型糖尿病腎虛證基因表達(dá)譜研究[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2014，25（3）:738-740.

[23]嚴(yán)石林，沈宏春，王浩中.等腎陽(yáng)虛轉(zhuǎn)錄組特征研究[J].華西醫(yī)學(xué)，2012，27（4）:534-537.

[24]謝世平，左剛.運(yùn)用系統(tǒng)生物學(xué)研究中醫(yī)證候的思考[J].世界中醫(yī)藥，2011，6（5）:369-372.

Research Progress of Transcriptomics in Traditional Chinese Medicine Syndrome

LI Yaguo1,ZHANG Haiyan2,LIU Sa2,XU Zhijun2,ZHANG Miao2
(1.Grade 2014 Graduate,Henan University of Traditional Chinese Medicine,Zhengzhou 450000,China; 2.HIV/AIDS Branch of China Association of Chinese Medicine,Henan University of Traditional Chinese Medicine,Zhengzhou 450046,China)

The transcriptomics can study gene function and gene structure,reveal the specific biological processes and molecular mechanism in the process of disease development from the overall.Through the analysis and summary of transcriptomics in traditional Chinese medicine in recent years,we found that the traditional Chinese medicine syndrome had a common material base,and the transcriptomics can be used to study the microcosmic essence of traditional Chinese medicine syndrome.We applied transcriptomics in different individual syndrome,explored the different syndrome related gene expression profile,and analyzed the function of mirnas from microscopic to illustrate the essence of TCM syndromes of syndrome standardization,standardization and modernization.In this paper,we reviewed the research progress of transcriptomics in traditional Chinese medicine syndrome at home and abroad.

transcriptomics;traditional Chinese medicine syndrome;microRNA;research progress;review

10.3969/j.issn.1672-2779.2016.22.064

1672-2779（2016）-22-0143-03

：李海燕本文校對(duì)：劉颯

2016-07-05）

國(guó)家“十二五”科技重大專項(xiàng)（No：2012ZX10005001-005）；河南中醫(yī)學(xué)院博士基金（No：BSJJ2012-12）；河南中醫(yī)學(xué)院博士基金（No：BSJJ2012-24）

＊通訊作者：zhanghaiyan2005@126.com