生物信息学在口腔医学中的价值体现范文

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1在牙齿生长发育研究中的应用

牙齿的生长发育是一个持续而复杂的过程，一些关键基因和调控因子在牙齿发育中起着重要作用。赫尔辛基大学创建了牙齿发育数据库，收录了牙组织发育中的基因特征、结构及表达情况等。Hubbard等运用蛋白质组学技术、结合Edman测序及质谱分析方法，对釉质的发育进行了大量的研究，初步构建了口腔牙组织的蛋白数据库，为口腔内组织蛋白的鉴定提供了重要的研究范本。聂敏等运用二维凝胶电泳和生物信息学方法研究维生素D对牙髓细胞分化的影响，结果表明：维生素D可促进牙髓细胞的分化，并在牙齿发育和矿化过程中起了重要的调节作用。Jevnaker等利用基因芯片技术以整个牙胚作为研究对象，首次构建了小鼠牙胚在不同时期的微小RNA表达谱，从基因调控机制上研究了牙齿的生长发育。

2在口腔肿瘤研究中的应用

目前的研究多利用生物信息学方法比较基因组学和蛋白质组学，能够高效率、高通量地筛选口腔肿瘤的相关基因和蛋白，寻找肿瘤的诊断标记和治疗靶点。

2.1口腔鳞状细胞癌（oralsquamouscellcarcino-ma，OSCC）

OSCC是口腔常见的恶性肿瘤之一。美国国立癌症研究所用抗体芯片的高通量蛋白组分析方法推测认为，上皮和间充质间涉及的多重细胞信号的分子信息在口腔癌的发生中起了关键作用。2004年，香港大学利用蛋白质组分析方法检测了OSCC细胞，获得了丰富的蛋白质信息，鉴定了与肿瘤相关的生物标记物或分子靶点。2005年日本千叶大学通过使用生物信息学的方法，鉴定了OSCC与正常组织中22种蛋白的表达存在差异。Wang等研究表明，活化激酶C受体1蛋白在OSCC中存在差异性表达，可作为OSCC的临床诊断分子标记物、临床预后指标及候选药物靶标等。张永强等使用生物信息学技术构建人舌鳞癌细胞cDNA库，并预测了Doc-1基因编码的P12蛋白的某些结构和功能基序。另有研究采用甲基化DNA免疫沉淀结合芯片技术分析研究了口腔疣状癌中基因组DNA甲基化的情况，为进一步探讨口腔疣状癌的发生分子机制和治疗靶基因奠定了基础。

2.2涎腺腺样囊性癌（salivaryadenoidcysticcar-cinoma，SACC）

SACC是涎腺常见的上皮源性恶性肿瘤之一。卢友光等采用第二代差异显示技术构建了SACC高低转移细胞株的基因表达谱，通过生物信息学分析发现，Notch基因家族中的4个成员在ACC-2、ACC-M这2个细胞株中存在表达差异。另一研究运用生物信息学初步筛选出Notch信号通路在SACC中所涉及的基因，并采用实时荧光定量聚合酶链式反应和免疫组学方法进行了验证，结果显示：Notch信号通路中有46个基因与SACC相关，并检测出其中的8个基因在SACC高低转移细胞株中存在表达差异。

3在口腔黏膜疾病研究中的应用

3.1口腔扁平苔癣（orallichenplanus，OLP）

OLP是一种口腔黏膜癌前状态，其病因不明。王文梅等建立了OLP与口腔正常黏膜蛋白表达谱，对OLP在双向电泳图谱中高表达差异的10个蛋白质进行质谱和生物信息学分析，鉴定发现了差异表达的蛋白。Tao等利用DNA芯片的特点筛选并建立了OLP的病变基因表达谱，研究共发现了985个差异表达基因，其中629个上调，356个下调，这为研究OLP的发病机制打下了基础。

3.2口腔白斑（oralleukoplakia，OLK）

OLK指仅仅发生在口腔黏膜上的白色或灰白色角化性病变的斑块状损害。王文梅等通过蛋白质差异组学研究和生物信息学分析，鉴定出膜联蛋白A2、角蛋白8以及角蛋白Ⅰ和Ⅱ型角蛋白亚基、免疫球蛋白J型轻链的C区片段等在OLK的发生发展过程中发生了改变。Odani等采用寡核苷酸芯片技术发现：兜甲蛋白和角蛋白在OLK的发生发展过程中的表达差异较大，且多个基因在癌变过程中显著下调。周晌辉等利用cDNA芯片成功检测出OLK和OSCC组织中30个基因的表达差异，其中17个为已知功能基因，这些功能基团与细胞分裂、信号传导、免疫防御、细胞代谢及细胞成分等密切相关。

4在牙周疾病研究中的应用

牙周炎是导致成年人牙齿丧失的主要原因，严重影响了人类的身体健康。Steinberg等使用具有上皮细胞特异性的DNA芯片研究了白细胞介素对口腔角质形成细胞1β的作用，确定了与牙周炎相关的几个基因。Vardar-Sengul等通过DNA芯片在1次实验中同时分析出了超过40000个基因，得到了类似的结果。Beikler等构建了重度慢性牙周炎患者的牙周组织中的一些免疫和炎症基因的表达谱。Covani等利用生物学实验及生物信息学算法，鉴定出参与或可能参与牙周炎的61个基因，其中5个是主导基因，并完全建立起2个主导基因的牙周炎模型。

5在其他口腔研究中的应用

5.1口腔微生物

口腔微生物在维持口腔正常生理体系和诱导口腔疾病发生中具有重要作用。Chen等构建了口腔病原体的生物信息学资源。2008年，人体口腔微生物组数据库启动，方便了研究者查看和检索口腔微生物信息。在对口腔致病菌的研究中，郭丽宏等利用生物信息学相关软件及数据库进行C血清型变异链球菌高毒力株特异DN段的基因分析、识别和功能预测，发现了5个新的基因片段以及高毒力株特异的DN段的主要功能。刘筱娣等采用生物信息学结合Southern印迹杂交法，构建了变异链球菌的苏氨酰-tRNA合成酶基因敲除的重组质粒。另有研究者应用鸟枪法、蛋白质组学分析、美国国家生物技术信息中心检索等，建立了变异链球菌耐氟菌株和亲代菌株的蛋白质组表达谱。

5.2口腔唾液

人类唾液中的唾液蛋白同唾液生理功能密切相关，研究发现，口腔唾液蛋白成分含量的变化同龋病、牙周病等有密切关系。目前，通过大通量的生物技术和生物信息学方法，可以建立唾液蛋白成分的全功能图谱，揭示唾液与口腔内环境及菌群分布的关系，鉴定唾液蛋白中肿瘤的生物学标记，区分不同唾液腺分泌蛋白，研究口腔炎症及其他疾病的生物学标记。

作者：冉金梅 张凌琳李伟单位：口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院