1、慢性乙型肝炎是由乙型肝炎病毒引起的一種世界性疾病，最初被稱作血清性肝炎。在亞非等發(fā)展中國家發(fā)病率高，是中國的地方病。全世界約三分之一人一生中都曾一度感染過慢性乙型肝炎，其中無癥狀乙肝病毒攜帶者(HBsAg攜帶者)超過3.5億，我國約占1.3億。多數無癥狀，其中1/3出現肝損害的臨床表現。目前我國有乙肝患者3000萬。乙肝的特點為起病較緩，以亞臨床型及慢性型較常見。無黃疸型HBsAg持續(xù)陽性者易慢性化。本病主要通過血液、母嬰和性接觸進行傳

2、播?！奥愿窝住卫w維化→肝硬化→肝癌”是肝臟疾病演化的一條途徑，對病患的生存形成相當大的威脅。乙肝所致的慢性肝炎在各種病因所致的慢性肝炎中約占80％～90％。慢性肝炎持續(xù)時間可長達數年，甚至數十年。本病通常表現較輕，不產生任何癥狀或明顯的肝損害，但有些病例，持續(xù)的炎癥會緩慢地損傷肝臟，最終導致肝硬化和肝癌，而肝癌患者預后極差，治療方法較少。目前，乙肝疫苗的應用是預防和控制乙型肝炎的主要措施，雖全面接種乙肝疫苗可以使乙肝患病率大幅度下降

3、，但由于我國乙肝感染患者基數龐大，新的乙肝患者還在不斷出現，且在經濟和社會發(fā)展不如我們的國家，乙肝還在繼續(xù)蔓延。因此，尋找有效治療乙肝的方法是醫(yī)務人員和科研工作者急需解決的難題。
　　 基因芯片作為21世紀生命科學領域的一項重要的技術平臺，是篩選差異表達相關基因的有效手段，具有高通量和快速測量等優(yōu)點?；虮磉_譜是指通過構建處于某一特定狀態(tài)下的細胞或組織的非偏性cDNA文庫，大規(guī)模cDNA測序，收集cDNA序列片段、定性、定量分析

4、其mRNA群體組成，從而描繪該特定細胞或組織在特定狀態(tài)下的基因表達種類和豐度信息，這樣編制成的數據表就稱為基因表達譜。由于表達譜芯片在研究細胞基因表達模式上具有的優(yōu)勢，利用它可獲取腫瘤細胞生長的各期以及腫瘤發(fā)生與發(fā)展過程中相關基因的表達模式變化，因此，基因表達譜芯片已廣泛應用于腫瘤發(fā)生機制、早期診斷、腫瘤基因分型、指導治療及評估預后等研究領域。隨著表達譜芯片技術的廣泛開展，產生了豐富的、海量的、復雜的生物信息數據。如何解讀芯片上成千上萬

5、個基因點的雜交信息，揭示其中蘊含的生命特征和規(guī)律，己成為限制基因芯片技術應用和發(fā)展的主要“瓶頸”。
　　 生物信息學是現代生物學與醫(yī)學科學（如生物化學、細胞生物學、發(fā)育生物學、遺傳學、基因組學、生理學）和信息科學、計算機科學、生物統(tǒng)計學、數學等學科相互滲透并高度交叉形成的一門新興前沿學科，最初常被稱為基因組信息學，它以生物芯片研究為基礎，以獲取、加工、儲存、管理、檢索、分配、分析和釋讀生物學實驗信息為手段，綜合運用數學、計算機科

6、學和生物學工具，以達到理解數據中所蘊含的生物學含義的目的。由于目前研究對象主要集中于核苷酸和氨基酸兩方面，所以，狹義地說，生物信息學就是將計算機科學和數學應用于生物大分子信息的獲取、加工、存儲、分類、檢索與分析，以達到理解這些生物大分子信息的生物學意義的交叉學科。
　　 生物信息學的主要研究內容包括生物分子數據的收集與管理、數據庫搜索與序列比較、基因組序列信息分析、基因表達數據的分析與處理、蛋白質結構預測、系統(tǒng)發(fā)生分析、比較基因

7、組學等方面。具體地說，生物信息學的研究范圍包括以下幾個方面:①基因組相關信息的獲取、儲存、管理、處理、分配與解釋。②新基因的發(fā)現與定位、功能注釋、調控機制和網絡關系等研究。③非編碼區(qū)信息結構分析。④生物進化的研究。⑤完整基因組的比較研究。⑥基因組信息分析的方法研究。⑦功能基因組相關信息分析，包括與大規(guī)模基因表達譜分析相關的算法、軟件研究，基因表達調控網絡的研究等。⑧蛋白質分子空間結構的預測、模擬和分子設計。⑨藥物設計以及應用發(fā)展研究等。

8、
　　 生物信息學是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，同時也是21世紀自然科學的核心領域之一，其研究重點主要體現在基因組學和蛋白質組學兩方面。目前基因組學的研究出現了幾個重心的轉移:一是將已知基因的序列與功能聯(lián)系在一起的功能基因組學研究。二是從作圖為基礎的基因分離轉向以序列為基礎的基因分離。三是從研究疾病的起因轉向探索發(fā)病機理。四是從疾病診斷轉向疾病易感性研究。其中，功能基因組學隨著人類基因組計劃繪圖與測序工作（即結構基

9、因組學）的完成已成為新的研究熱點。在腫瘤研究中，目前常用的分析方法包括序列比對、統(tǒng)計分析、可視化作圖、生物聚類、通路分析及啟動子預測等。在分子水平進行數據挖掘、對疾病進行闡述，為腫瘤分子發(fā)病機理的研究開闊了新的研究思路，從而更加全面地從整體上對疾病進行研究。蛋白質組學的研究主要集中在以下方面:(1)蛋白質三維結構預測。(2)基于基因組上下文預測蛋白質相互作用，如基因鄰居（gene“neighbor”）、系統(tǒng)發(fā)生譜(phylogeneti

10、c profiles)和基因融合(Rosetta stone method)方法。(3)利用生物信息學對蛋白質分子進行理論模擬與結構預測，從而為藥物分子設計提供依據。
　　 本研究內容主要分為以下三個部分:
　　 第一部分:慢性乙型肝炎基因表達譜芯片研究。收集慢性乙型肝炎患者及未患病志愿者血液標本各三例，采用美國Affymetrix公司的Human Genome U133Plus2.0 Array基因表達譜芯片，按一步法

11、抽提慢性乙型肝炎患者及志愿者血液白細胞總RNA，分離純化，經逆轉錄合成摻入生物素標記的cDNA合成探針，與芯片雜交和嚴格洗片后，用熒光掃描儀掃描芯片熒光信號圖像，分析慢性乙型肝炎患者與正常人巾差異表達的基因。掃描儀結果經仔細分析后，發(fā)現有37542條基因被檢出。經檢驗，芯片結果準確有效，可用于進一步分析利用。
　　 第二部分:慢性乙型肝炎發(fā)病相關基因的篩選。本研究利用基因芯片數據分析軟件BRB-ArrayTools4.2.1，對

12、第一部分獲得的慢性乙型肝炎基因表達譜芯片數據進行挖掘，并進行生物信息學分析，探討基于基因表達譜的途徑篩選腫瘤發(fā)病相關基因。首先將芯片數據導入BRB-ArrayTools4.2.1，進行數據篩選，然后通過層次聚類，分組分析找出差異表達基因，進行GO分析和KEGG通路分析。結果得到51個差異表達基因，其中上調31個，下調20個。經功能注釋后通路分析發(fā)現，它們主要被富集到四個生物通路中:白介素信號通路，炎癥趨化因子和細胞因子介導的信號通路，凋

13、亡信號通路以及FAS信號通路。
　　 第三部分:慢乙肝發(fā)病相關基因的蛋白質相互作用網絡分析。對于芯片數據，獲得差異表達基因僅是第一步，但這些差異表達基因的轉錄調控關系及所表達的蛋白質間的相互作用并不能從基因表達譜中分析到，更重要的是如何對這些差異表達基因進行恰如其分的注釋，以揭示這些基因在特定條件下的相互關系。本章利用GATHER、STRING、Cytoscape等方法對差異基因進行生物學分析和相互作用網絡圖譜分析。結果發(fā)現，上

14、調基因主要被富集到細胞黏附、Wnt信號通路、內分泌系統(tǒng)發(fā)展等通路中。而下調基因剛多被富集到機體免疫應答，防御反射，對生物刺激等各種體內外刺激的應答等生物學功能。為進一步了解差異基因間的相互作用網絡，用STRING在線工具對51個慢性乙型肝炎相關差異基因編碼的蛋白質間的相互作用進行了分析，結果發(fā)現這些基因編碼的蛋白間的相互作用主要集中在11個蛋白。通過Cytoscape構建蛋白質相互作用網絡進行進一步分析，發(fā)現上調基因中六個編碼蛋白質與這

15、些差異基因有密切聯(lián)系，它們是:FLNC，MDK，TK1，THBS1，MAPK12和CD93。其中，MDK，TK1等基因與STRING分析結果一致，再次證明了它們的重要性。
　　 綜上所述，本研究在芯片實驗基礎上，利用生物信息學方法有效地分析了慢性乙型肝炎發(fā)病的基因芯片數據，運用基因表達譜數據分析工具、生物信息學工具及文獻挖掘工具對慢性乙型肝炎有關差異基因進行了深入的生物信息學分析，成功篩選到11個慢性乙型肝炎異常表達的結點基因，