基于转录组学与细胞模型的天然免疫网络昼夜节律特性研究

摘要

目的 系统解析天然免疫网络的全局节律特征，探究基于昼夜节律系统开展免疫干预的可行性。方法 整合GEO和GTEx两大公共数据库的转录组数据集开展分析，系统解析4条天然免疫通路中54个核心基因的昼夜震荡特征。利用地塞米松同步处理构建基于293T细胞的昼夜节律模型，验证视黄酸（维甲酸）诱导基因I(RIG-I)受体通路基因表达与免疫应答强度的节律特征。利用时钟基因REV-ERBα的抑制剂SR8278，以及基因CLOCK的抑制剂CLK8分别处理293T细胞，考察干预昼夜节律系统对天然免疫应答的影响。结果 转录组数据分析结果显示在天然免疫网络54个关键基因中，30个基因呈现出昼夜震荡特征。其中TBK1激酶与NF-κB亚基RELA等分子在U2OS细胞、阴道组织等至少两种样本类型中呈现显著且稳定的节律性表达（P<0.05）。基于293T细胞的昼夜节律模型中，RIG-I信号通路中IFIH1、TBK1、IRAK1、RELA和IRF3基因的表达存在显著昼夜节律变化。免疫应答强度也呈现出显著昼夜节律特征，其中授时因子时间（ZT）24时组的ISG15、INFβ、ISG56和CCL5的基因表达水平显著低于ZT12时组（P<0.05）。基于抑制剂的昼夜节律干预实验结果显示，与CLK8处理组相比，SR8278处理组293T细胞中天然免疫效应分子基因ISG15、INFβ、ISG56和CCL5的表达水平提高30%以上（P<0.05）。结论 天然免疫网络核心基因表达呈现显著的昼夜震荡节律，且激活昼夜节律系统可有效增强免疫应答水平，基于昼夜节律系统开展免疫干预具有科学可行性。

关键词

昼夜节律系统 / 天然免疫信号通路 / 转录组分析 / 时间节律调控 / 细胞模型 / “时间精准化”治疗