Integration of data from global gene expression in tuberculosis

A tuberculose (TB) continua sendo uma das principais doenças associadas à morbidade e mortalidade no mundo, correspondendo a 1,7 milhões de mortes somente em 2009. Cerca de um terço da população mundial está infectada com seu agente etiológico, o Mycobacterium tuberculosis. Doenças infecciosas como a TB levam a modulações na expressão gênica do hospedeiro, que podem ser detectadas globalmente por ensaios de microarranjos de DNA. Estudos recentes in silico das respostas imunológicas moduladas em estudos de expressão gênica globais foram capazes de observar a diferença de expressão gênica de biomarcadores com potencial de diagnóstico e ferramentas de prognóstico na evolução da fase latente da tuberculose para a forma ativa da doença. Entretanto, até o momento nenhuma integração de diferentes estudos foi realizada. Os dados de microarranjos de DNA precisam ser submetidos a bancos de dados públicos, como o Gene Expression Omnibus (GEO), antes da publicação em artigos científicos, tornando-os disponíveis para uso por outros pesquisadores. A reanálise desses dados pode levar a novas descobertas, permitindo ainda a integração entre dados de diferentes experimentos ou até gerados em diferentes plataformas, como Affymetrix e Agilent. Nesta dissertação, onze conjuntos de dados referentes à infecção por M. tuberculosis, in vivo e in vitro, em hospedeiros humanos e murinos foram selecionados no GEO. Esses conjuntos de dados foram reanalisados e integrados para determinar quais os principais processos biológicos e vias de regulação gênica que estavam sofrendo alterações durante o processo infeccioso. Foram constatados que os processos biológicos relacionados com a resposta imune do hospedeiro, além de vias metabólicas relacionadas aos lisossomos, ao processo de apoptose, a receptores para ligação de citocinas, a receptores tipo NOD e a receptores tipo toll apresentavam alteração significativa nos conjuntos de dados reanalisados. Esses resultados apontam para utilização desses genes como biomarcadores de infecção e progressão a doença. Esses biomarcadores podem ser úteis no desenvolvimento de testes visando o diagnóstico e o prognóstico de tuberculose, bem como podem servir como alvos para futuras pesquisas no desenvolvimento de vacinas.Tuberculosis (TB) remains a major disease associated with morbidity and mortality worldwide, accounting for 1.7 million deaths only in 2009. About a third of the world population is infected with its causative agent, Mycobacterium tuberculosis. Infectious diseases such as TB lead to modulation of host gene expression, which can generally be detected by DNA microarray assays. Recent studies of immune responses in silico modulated in global gene expression studies were able to observe the difference in gene expression of biomarkers with potential as diagnostic and prognostic tools in the evolution of the latent stage of tuberculosis to active disease. However, until now no integration of different studies has been performed. The DNA microarray data must be submitted to public databases, such as Gene Expression Omnibus (GEO), before the publication of scientific articles, making them available for use by other researchers. A reanalysis of these data can lead to new discoveries, while allowing the integration of data from different experiments or even generated in different platforms such as Affymetrix and Agilent. In this thesis, eleven data sets describing in vivo and in vitro infection with M. tuberculosis in human or murine hosts were selected in GEO. These data sets were reviewed and integrated to determine which biological processes and pathways were undergoing changes during the infectious process. It has been found that biological processes related to the host immune response, and metabolic pathways related to lysosomes, the process of apoptosis, cytokines-cytokines binding receptors, NOD like receptors and toll like receptors had a significant change in reanalyzed data sets. These results points to the use of these genes as biomarkers of infection and progression to disease while may serve as diagnostic and prognostic tests as well as targets for future research concerning the development of vaccines