川大生物治疗国家实验室应用LncRNA芯片解析可卡因成瘾机制

四川大学生物治疗国家实验室应用Arraystar Mouse LncRNA表达谱芯片对可卡因引起的伏核组织lncRNA表达的改变进行检测，通过生物信息预测发现48对lncRNA-mRNA互作分子，表明lncRNA对毒瘾形成过程的调控作用。该成果发表在12年8月Journal of Neurochemistry上(影响因子4.061)。该文的通讯作者为赵瀛兰、岑小波。赵瀛兰主要从事针对特定靶点的小分子抗肿瘤药物开发研究，作为课题负责人主持了国家高科技发展计划（863 计划），国家重大新药创制临床前新药研究，国家自然科学基金课题及教育部留学回国人员科研启动基金等多项课题。岑小波主要研究领域为毒理学、神经药理学等。（芯片实验由康成提供技术服务）

研究背景：
可卡因是世界上滥用最严重的毒品之一，给社会，医疗以及经济带来严重的不良影响。重复使用可卡因引起大脑奖赏回路（reward circuitry）的长期改变。伏核是大脑奖赏回路的重要组成部分，可卡因引发了伏核中基因表达，表观遗传以转录因子调控网络的改变，使神经可塑性发生长期的、稳定的变化。LncRNA在大脑发育以及神经系统疾病中扮演了重要的角色，然而之前的研究都集中在可卡因引起的蛋白编码基因的改变，对非编码RNA的部分研究却鲜有报道。

研究思路：
实验组小鼠以20 mg/kg剂量隔天注射可卡因三次，对照组注射生理盐水（每组4只小鼠）。用条件式位置偏好实验（CPP），检测小鼠行为的变化。取小鼠大脑伏核组织，用Arraystar Mouse LncRNA 芯片进行检测，筛选差异表达的基因以及lncRNA。挑选11个mRNA,13个lncRNA进行qPCR检测，证明PCR和芯片结果具有很高的吻合度。然后，对表达谱数据进行主成分（PCA）分析以及聚类分析，证明可卡因注射是伏核RNA表达变化的主要因素。通路分析和GO功能分类分析分析结果表明，差异表达的基因显著聚集在钙离子信号通路，MAPK通路等和神经可塑性相关的通路中。
而后，研究着进一步用生物信息方法预测差异表达的lncRNA的下游靶标基因，共预测得到48对lncRNA-靶标mRNA分子。这些配对分子大多表达正相关，表明可卡因成瘾过程中lncRNA活化可能对基因表达起正调控作用。

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技术路线：

结果展示：

 
A： 主成分PCA分析，红色为可卡因组，黑色为对照组
B: 火山图，红色为差异倍数大于2，P<0.05的基因（图左）与lncRNA（图右）
C：热图显示差异表达的mRNA, lncRNA
D: 差异表达RNA的聚类分析结果

研究意义：
该研究应用Arraystar Mouse LncRNA芯片对可卡因成瘾的核心大脑区域进行了检测。通过生物信息分析方法对关键的lncRNA分子进行了功能预测，发现 48个可卡因诱导表达的蛋白编码基因受lncRNA调控。该研究深化了我们对可卡因引起的成瘾以及神经重塑的分子机制的认识，增强了lncRNA作为临床戒毒药物靶点的应用前景。

原文出处：
Transcriptome analysis of long noncoding RNAs of the nucleus accumbens in cocaine-conditioned mice. Journal of Neurochemistry. 2012, Dec;123(5):790-9.
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