Titelaufnahme

Titel
Identifikation potentieller peripherer miRNA Biomarker für Erkrankungen des Gehirns
Weitere Titel
Identification of Potential Peripheral miRNA Biomarkers for Brain-related Disease
AutorInnenFeuerer, Vanessa
Erschienen2018
Datum der AbgabeJuni 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Biomarker / miRNA / Neuropsychiatrische Erkrankungen / Erkrankungen des Gehirns / periphere Biomarker / Diagnostik / Korrelationsanalyse
Schlagwörter (EN)biomarker / miRNA / neuropsychiatric disease / brain-related disease / peripheral biomarker / diagnostic methods / correlation analysis
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Neuropsychiatrische Krankheiten haben einen signifikanten Einfluss auf das soziale Verhalten, interpersonelle Interaktionen sowie die Fähigkeit der Betroffenen ihr tägliches Leben zu meistern. Dennoch ist die Diagnostik dieser Erkrankungen meist auf symptomatischen Ausschluss bzw. Differentialdiagnosen beschränkt, da bisher noch keine geeigneten Biomarker identifiziert werden konnten. Periphere microRNAs (miRNAs) extrahiert aus Blut sowie Zerebrospinalflüssigkeit, könnten dieses Forschungsfeld jedoch maßgeblich verändern. In dieser Studie habe ich Korrelationen zwischen miRNAs aus verschiedenen Gehirnregionen sowie Blut bestimmt, um heraus zu finden ob miRNAs, die aus Blut extrahiert wurden, Aufschluss über den pathologischen Zustand des Gehirns geben können. Meine Ergebnisse zeigen, dass die Expression bestimmter miRNAs eine statistische Korrelation zwischen peripherem Blut sowie sieben Gehirnregionen, die in neuropsychiatrischen Krankheiten betroffen sind, aufweist. Dies bestätigt meine Annahme, dass miRNAs potentielle Kandidaten als Biomarker in der Diagnostik darstellen können. Des Weiteren haben wir eine „Annotation and Enrichment“ Analyse mit Hilfe des miEAA online Tools durchgeführt, das Daten von miRNAs einbezog, welche besonders hohe Korrelationen in Gehirnregionen, die in Emotionsprozessen beteiligt sind (medialer Orbitofrontalcortex, dorsaler anterioren Gyrus Cinguli, Amygdala and Insula) sowie Blut, aufweist. Dieser Test untersucht statistische Überrepräsentation eines signifikanten Ausschnitts von stark korrelierten miRNAs aus Gehirn- und Blutproben, im Vergleich zu einer miRNA Library, die alle miRNAs umfasst. Das Ziel hiervon ist die Definition von „Pathways“ die eventuell für Target Gene von stark korrelierten miRNAs überrepräsentiert sind. Hierbei konnten drei verschieden neurologischen Stoffwechselwegen bzw. Erkrankungen des Gehirns gefunden werden, die in meinem miRNA Daten Set überrepräsentiert waren. Abschließend wurde noch eine statistische Analyse absolviert, um die notwendige Stichprobengröße festzustellen, die benötig wird um ein signifikantes Ergebnis zu erhalten, sowie um miRNAs in zukünftigen Studien als Biomarker einführen zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

Neuropsychiatric disorders have a significant impact on behavior, interpersonal interactions and the affected person’s ability to cope with daily social challenges. However, diagnostic methods are based on symptomatology, exclusion, and differential diagnosis since biomarkers are still undiscovered. Peripheral microRNAs (miRNAs) extracted from blood and cerebrospinal fluid (CSF) could be a potential game changer in that field. In this study, we examined correlations between miRNAs extracted from different brain tissues and blood to determine whether miRNAs extracted from blood may reflect pathologic conditions in the brain. Our results indicate that certain miRNAs show statistical correlation between their expression in peripheral blood and in seven different brain regions that are implicated in neuropsychiatric diseases. These findings show that such miRNAs can be potential candidates for biomarkers in diagnostics. Moreover, I performed an annotation and enrichment analysis of miRNAs highly correlated in emotion-related brain regions (medial orbitofrontal cortex, dorsal anterior cingulate cortex, amygdala and insula) and blood using the microRNA enrichment analysis and annotation (miEAA) online tool. Using the over-representation test, I compared a significant fraction of highly correlated miRNAs from brain and blood samples to all tested miRNAs, to define pathways that might be enriched for target genes of highly correlated miRNAs. I identified enrichment in three neurological pathways and brain-related diseases. Also, I included an analysis that determines the necessary sample size in order to obtain statistical significance and introduce miRNAs as potential biomarkers for multiple neuropsychiatric diseases in future studies.

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