lncRNA在接種疫苗后的免疫作用途徑

已知lncRNA參與幾種免疫過(guò)程，與人類免疫力普遍相關(guān)，但迄今為止還沒(méi)有關(guān)于lncRNA在疫苗應(yīng)答中的重要性的報(bào)道。近日，綜合性期刊PNAS發(fā)表了一篇題名為：長(zhǎng)的非編碼RNA參與接種疫苗的多種免疫途徑。該文章應(yīng)用“系統(tǒng)疫苗學(xué)”框架來(lái)研究lncRNAs在疫苗介導(dǎo)的免疫過(guò)程中的作用。文章研究結(jié)果表明，lncRNAs是疫苗接種引起的幾個(gè)免疫過(guò)程中的重要參與者。

1.疫苗組群和微陣列平臺(tái)的重新注釋
用黃熱病疫苗（YF-17D）或滅活流感疫苗（IV）免疫的17名人類參與者的血液和外周血單核細(xì)胞（PBMC）表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。這些組中的大多數(shù)包括在疫苗接種之前和之后收集的抗體滴度數(shù)據(jù)。將源自這些樣品的RNA雜交到微陣列上，并將原始數(shù)據(jù)保藏在Gene Expression Omnibus（GEO）和ArrayExpress數(shù)據(jù)庫(kù)中。在數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行四種類型的分析以鑒定與疫苗誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答相關(guān)的lncRNA。為了鑒定代表lncRNA的探針，將來(lái)自每個(gè)微陣列平臺(tái)的探針序列與人基因組組裝hg38比對(duì)，并基于GENCODE版本24中描述的基因組特征重新注釋。由于每個(gè)微陣列平臺(tái)都含有針對(duì)特定基因組和lncRNA的探針，因此我們?cè)噲D表征平臺(tái)之間的交叉點(diǎn)。在IV和YF-17D疫苗群組中分別使用的所有微陣列平臺(tái)中同時(shí)檢測(cè)到總共204和91個(gè)lncRNA。當(dāng)考慮微陣列平臺(tái)的不同組合時(shí)，這些數(shù)字增加。

2.lncRNAs在疫苗接種后呈現(xiàn)出相關(guān)的表達(dá)變化。
鑒定了數(shù)十種lncRNA，其表達(dá)在IV后1,3,7或14天后誘導(dǎo)或抑制，與基線相比較。在蛋白質(zhì)編碼基因中，TNFRSF17，GGH和CD38在大多數(shù)隊(duì)列中接種后7天上調(diào)。對(duì)于IV組，MIAT和MCM3AP-AS1在接種后第1天下調(diào)。LINC01133和DANCR分別在疫苗接種后第3天和第7天上調(diào)。在所有組群中，蛋白質(zhì)編碼基因TNFRSF17在IV后第7天被上調(diào)。對(duì)于YF-17D疫苗接種的隊(duì)列，差異表達(dá)的lncRNA包括AATBC，MAPKAPK5-AS1和LRRC75A-AS1。疫苗接種后IFN刺激基因表達(dá)的增加是YF-17D反應(yīng)的標(biāo)志，在第7天檢測(cè)到所有YF-17D隊(duì)列中IFI27表達(dá)的急劇且連貫的增加。接下來(lái)利用RNA測(cè)序研究這些lncRNA在不同免疫細(xì)胞中表達(dá)情況。之前曾參與控制由EZH2介導(dǎo)的組蛋白甲基化的DANCR在淋巴來(lái)源的細(xì)胞中特異性表達(dá)。與細(xì)胞增殖和凋亡相關(guān)的lncRNA AATBC在單核細(xì)胞中特異性表達(dá)

3.FAM30A lncRNA水平與鄰近免疫球蛋白重鏈基因的水平相關(guān)
我們還鑒定了在IV和YF-17D群組中其表達(dá)與抗體反應(yīng)相關(guān)的lncRNA。在所有IV組群中具有最高相關(guān)性的lncRNA是FAM30A（KIAA0125），一種嵌入14號(hào)染色體上免疫球蛋白（Ig）重鏈（IgH）基因座的lncRNA。在大多數(shù)IV組中，F(xiàn)AM30A的表達(dá)與接種后第7天的抗體滴度水平呈正相關(guān)。與其他免疫細(xì)胞類型相比，在B細(xì)胞中觀察到更高的FAM30A表達(dá)水平。為了檢查共調(diào)節(jié)的證據(jù)，我們比較了FAM30A的表達(dá)水平與IV后第7天位于其基因組附近的4個(gè)IgH基因座基因的表達(dá)水平。該方法揭示了與IgH基因區(qū)段的強(qiáng)烈正相關(guān)，提示FAM30A在調(diào)節(jié)基因片段的表達(dá)和功能組織方面的潛在相關(guān)功能和順式調(diào)節(jié)作用。

4.lncRNA的模塊化表達(dá)分析
為了檢測(cè)IV群組之間的共享共表達(dá)模式，首先使用從基線到疫苗接種后第7天的樣本在每個(gè)群組中運(yùn)行CEMiTool。接下來(lái)，將得到的模塊集成到共識(shí)網(wǎng)絡(luò)中，并使用旋轉(zhuǎn)玻璃方法識(shí)別16個(gè)內(nèi)聚網(wǎng)絡(luò)子組，以下稱為區(qū)。這些社區(qū)富含不同的免疫相關(guān)細(xì)胞和過(guò)程，如單核細(xì)胞（CM1），血小板活化（CM4），T細(xì)胞（CM5），IFN反應(yīng)（CM6），B細(xì)胞（CM7）和自然殺傷細(xì)胞（CM9）。然后使用社區(qū)作為基因集進(jìn)行GSEA，并且將所有IV群組的平均基線log2倍數(shù)變化作為等級(jí)。這種方法揭示了社區(qū)在等同比較中在不同群組之間顯示出一致的表達(dá)模式。例如，CM1，CM3和CM6的基因在接種后第1天高度誘導(dǎo)，而CM7和CM8的基因在接種后第7天誘導(dǎo)。網(wǎng)絡(luò)社區(qū)包含數(shù)十種lncRNA。。例如，lncRNA PRKCQ-AS1是IV網(wǎng)絡(luò)中T細(xì)胞相關(guān)群落CM5的成員。 GSEA顯示，在所有IV組中，CM5在第1天始終下調(diào)。與PRKCQ-AS1連接的基因的子集在第1天也被廣泛下調(diào)。該子集的幾個(gè)成員是眾所周知的T細(xì)胞相關(guān)基因，例如CCR7，CD27，ITK，LEF1，THEMIS和SKAP1。這些發(fā)現(xiàn)表明PRKCQ-AS1可能與T細(xì)胞功能有關(guān)。使用YF-17D群組進(jìn)行相同的模塊化分析，產(chǎn)生17個(gè)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)。在與“骨髓細(xì)胞中的趨化因子”，“T細(xì)胞分化”和“血小板活化”相關(guān)的社區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了幾種lncRNA。

總結(jié)：
長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）在多種生物過(guò)程中起著重要作用，但尚未探索它們?cè)谝呙缯T導(dǎo)免疫中的作用。發(fā)現(xiàn)lncRNA參與與疫苗引發(fā)的反應(yīng)相關(guān)的不同免疫途徑。其中，我們發(fā)現(xiàn)lncRNA FAM30A的表達(dá)在B細(xì)胞中高，并且與位于其基因組附近的免疫球蛋白基因的表達(dá)相關(guān)。我們還確定了這些lncRNAs在一組兒童的RNA測(cè)序（RNA-seq）數(shù)據(jù)中的改變表達(dá)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自鼻內(nèi)減毒活流感疫苗的免疫接種，這表明在幾種不同的疫苗中具有共同的作用。總之，這些發(fā)現(xiàn)提供了證據(jù)表明lncRNA對(duì)疫苗接種誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答具有顯著影響。