بیماری یون عفونتی مزمن در نشخوارکنندگان و بویژه در پرورش گاوهای شیری است که زیان­های اقتصادی سنگینی را در این صنعت در سطح جهان به دنبال دارد. بدلیل طبیعت پیچیده این بیماری، فرآیندی که طی آن این عفونت ایجاد شده و گسترش می­یابد به روشنی مشخص نیست. هدف از این تحقیق دستیابی به دیدگاه­های زیستی عمیق­تری در رابطه با مکانیسم­های مولکولی دخیل در بیماری یون با استفاده از روش زیست سامانه­ها یا Systems Biology بود. در این مطالعه و برای اوّلین بار بطور همزمان از lncRNAs،   TFsو mRNAs برای ساخت شبکه تنظیمی ژنی ادغام شده درگیر در بیماری یون استفاده شد. آنالیز داده­های RNA-Seq بر روی دو مجموعه از داده­های مربوط به بیماری یون انجام شد. سپس ماتریس­های بیان ژن حاصل از این آنالیز برای ساخت شبکه­های هم­بیان با استفاده از آنالیز شبکه هم­بیان ژنی وزن­دار (WGCNA) مورد استفاده قرار گرفت. بعد از کشف ماژول­های هم­بیان با استفاده از روش WGCNA، آنالیز حفاظت­شدگی بر روی ماژول­های حاصل انجام شد و به دنبال آن آنالیز غنی­سازی عملکردی برای شناسایی عبارات هستی­شناسی ژن­ها در هریک از ماژول­ها صورت گرفت. ماژول­های غیرحفاظت­شده بدلیل داشتن الگوی اتصال متفاوت در نمونه­های نرمال نسبت به نمونه­های بیمار به احتمال زیاد دارای ژن­های مؤثر در بیماری یون هستند. بنابراین ژن­های هاب، هاب-هاب، TFs، lncRNAs و اهداف سیس و ترانس آ­ن­ها دaر ماژول­های غیرحفاظت شده شناسایی و شبکه­های ادغام شده lncRNA-mRNA-TF در این ماژول­ها تشکیل شدند. در مجموعه داده اوّل، 21 ماژول از 47 ماژول غیرحفاظت شده فرآیندهای زیستی معنی­دار مرتبط با سیستم ایمنی و بیماری یون را نشان دادند. از میان آن­ها ماژول­های green، royalblue، purple، darkturquoise و white که از نظر عبارات زیستی غنی­شده و ژن­های هاب و هاب-هاب بیشترین ارتباط را با بیماری یون داشتند، مرتبط­ترین ماژول­ها در نظر گرفته شدند. تعدادی از مسیرهای مرتبط با این بیماری در میان این ماژول­ها شامل «تمایز سلول­های T»، «تنظیم مثبت مسیر پیام­رسانی با واسطه سایتوکین­ها»، «فعال­سازی نوتروفیل­ها» و «دفاع ایمنی» بودند. بعلاوه، تعدادی از ژن­های شناسایی شده در این ماژول­ها شامل APLP2، VDR، SLC11A1، MAPK8IP1، TLR4، CORO1A، IRF1 و BLA-DQB بطور بالقوه­ای با پاتوژنز بیماری یون مرتبط بودند. در مجموعه داده دوّم، 6 ماژول از 15 ماژول غیرحفاظت شده فرآیندهای زیستی مرتبط با بیماری یون را نشان دادند. ماژول brown با بیشترین تعداد عبارات معنی­دار مرتبط و نیز ژن­های هاب و هاب-هاب دخیل در بیماری به عنوان مهمترین ماژول معرفی گردید. از جمله فرآیندهای زیستی مرتبط با بیماری یون در این ماژول می­توان به «مسیر پیام­رسانی با واسطه سایتوکین­ها»، «پاسخ التهابی»، «تنظیم مثبت فرآیند آپوپتوزی یا مرگ ناخواسته»، «تنظیم تولید اینترفرون گاما» و «ترشح سایتوکین­ها» اشاره کرد. ژن­های TRAF1، IRF1، PRDM1، PTPRC، ZBTB37 و GNB5 از جمله ژن­های این ماژول بودند که بطور بالقوه­ای در بروز   بیماری یون مؤثر هستند. علاوه بر این، در این مطالعه برای اوّلین بار روال یا پایپ­لاینی برای بررسی تکرارپذیری ماژول­های یک مجموعه داده در مجموعه داده دیگر ارائه گردید. با استفاده از این روش ماژول­های مورد توافق غیرحفاظت شده در دو مجموعه داده مورد بررسی شناسایی و تأیید شدند. از 21 ماژول مورد توافق غیرحفاظت شده، 8 ماژول دارای فرآیندهای زیستی معنی­دار مرتبط با بیماری یون بودند. ماژول sienna3 به عنوان مهمترین ماژول مورد توافق غیرحفاظت شده در فرآیندهای زیستی مانند «مسیر پیام­رسانی با واسطه سایتوکین­ها»، «پاسخ التهابی»، «پاسخ به اینترلوکین 1»، «پاسخ به اینترفرون گاما» و «تنظیم تکثیر سلول B» غنی­سازی گردید. از ژن­های این ماژول که به احتمال زیاد در فرآیند بیماریزایی یا پاتوژنز بیماری یون نقش دارند می­توان به BLA-DQB ، TLR2، ADIPOR1، TREM1، NFKB1 و IRF1 اشاره کرد. در مجموع این مطالعه توانست دانش ما را از مکانیسم­های مولکولی دخیل در بیماری یون افزایش دهد، ژن­های هاب و هاب-هاب شناسایی شده در این تحقیق می­توانند به عنوان اهداف تشخیصی در برنامه­های اصلاح نژادی بکار گرفته شوند و نیز پایپ لاین ارائه شده در این تحقیق، محققین را قادر می­سازد تا نتایج معتبرتری از چنین داده­های بیولوژیکی بدست بیاورند.

کلمات