软骨发生过程中基因表达谱的测定及生物信息学分析

摘要

目的：建立软骨发育模型,运用基因芯片检测软骨发育过程的基因表达谱,探讨软骨发育相关基因的功能和相互作用关系，为软骨发生(形成)机制的阐明奠定基础，为软骨组织工程提供实验依据。
　　 方法：建立小鼠胚胎肢芽发育模型，观察软骨发生的全过程；采用基因芯片技术进行大规模、高通量的基因表达谱分析；运用生物信息学分析技术筛选软骨发生的相关基因；利用体内、体外建模、基因转染和分子生物学技术等对基因芯片检测结果进行验证。
　　 结果：成功建立了小鼠胚胎肢芽软骨发育模型，运用Affymetrix mouse 430 2.0全基因组芯片检测包括软骨发育基因在内的小鼠全部45000个基因，检测出的发育各期的差异表达基因数均在2998个，运用聚类分析和表达趋势分析方法从中筛选出17个基因表达组群的表达趋势，其中包括有99个既往研究显示与软骨及骨发育相关的热点基因，同时有已经命名但功能尚未探明的基因107个，尚未命名的未知转录本890个。
　　 结论：软骨发育的关键时期应该在E10(间质干细胞)～E14(软骨)阶段。软骨的发育是一个涉及多种酶活性调节、生长分化调节因子，与组织架构密切相关的细胞骨架、细胞凋亡(Apoptosis)，以及细胞周期(Cell cycle)、RNA 转录、DNA复制等多个类别和基因族的复杂调控过程。这一复杂的调控网络既包括目前研究结果所关注的已知与软骨发育相关的基因，也包括许多功能尚未清楚甚至尚未命名的转录本，同时与血管、肌肉、神经等多种组织器官的发育存在着复杂的相关交差和关联。