背景:骨关节炎的发生与多种危险因素相关,目前除手术治疗外尚无有效的治疗方案,与骨关节炎相关的调控基因参与骨关节炎的发生与发展,而骨关节炎的基因调控网络尚未建立完全.目的:对骨关节炎基因芯片数据集进行生物信息学分析,寻找骨关节炎新型生物学标志物并对MYC和JUN基因进行实验验证.方法:采用GEO数据库在线分析工具GEO2R对GSE55457和GSE55235芯片数据集进行差异基因的筛选,取2个数据集共同差异基因进行GO功能富集分析和通路富集分析,运用String数据库构建蛋白互作网络,并以Cytoscape 3.8.0软件得到关键基因,最后以RT-PCR及Western blot法检测骨关节炎与正常滑膜组织(滑膜标本取自于武汉大学人民医院就诊的6例关节疾病患者的滑膜标本,3例骨关节炎患者标本归为骨关节炎组,3例半月板损伤患者标本归为对照组)MYC,JUN基因的mRNA和蛋白的表达情况.结果 与结论:①GSE55457数据集上调基因704个,下调基因113个;GSE55235数据集上调基因492个,下调基因723个;两者共同上调基因89个,下调基因30个;②功能富集解析显示差异基因主要发挥应答巨噬细胞集落刺激、结合糖皮质激素受体等功能,通路富集分析显示差异基因主要参与MAPK信号通路、氨基酸代谢等途径;③根据PPI蛋白互作网络得到10个关键靶基因:MYC,JUN,MCL1,CDKN1A,HNRNPA1,VEGFA,NCOA3,ATF3,BTG2和CD44;④根据PPI互作网络图算法评分较高和蛋白互作线数量得到2个关键基因MYC和JUN;⑤RT-PCR和Western blot检测结果表明,MYC和JUN在骨关节炎组滑膜组织相比对照组的mRNA、蛋白表达水平显著增高(mRNA:MYC P=0.0352,JUN P=0.0156;蛋白:MYC P=0.0272,JUN P=0.0266);⑥结果证实,综合多种生物信息数据库和R语言分析筛选的差异基因均涉及骨关节炎的发生与发展,找出的10个关键基因均参与骨关节炎发生的关键环节,其中上调MYC与JUN可促进骨关节炎的发生,已在RT-PCR和Western blot实验结果中得到了验证.

骨关节炎;生物信息学;生物学标志物;滑膜组织;差异基因;关键基因;MYC;JUN

姚佳炜;徐雄峰;易鹏;邱波

武汉大学,湖北省武汉市 430000;武汉大学人民医院骨二科,湖北省武汉市 430000

中国组织工程研究

[1]姚佳炜;徐雄峰;易鹏;邱波-.骨关节炎滑膜组织差异表达基因筛选及关键基因的验证结果)[J].中国组织工程研究,2022(18):2881-2887

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