骨髓间质干细胞向软骨细胞定向分化过程中基因表达谱变化

摘要

目的运用基因芯片分析骨髓间质干细胞（MSCs）向软骨细胞定向分化过程中基因表达谱变化。方法抽取正常骨髓分离出MSCs,诱导向软骨细胞分化。同时提取诱导后0、7、14 d细胞RNA,运用Affymetrix全基因组芯片比较不同诱导时间点基因表达差异;通过实时定量聚合酶链反应（Real-time PCR）验证差异表达基因。结果 MSCs诱导第7天与第0天比较:表达基因涉及的生物过程主要集中细胞通讯（31.25%）和细胞发育（25.00%）等;而诱导第14天时差异表达基因涉及的生物过程主要与代谢相关:细胞代谢（62.50%）,基础代谢（62.50%）,大分子代谢（56.25%）。进一步进行基因功能分析显示,MSCs诱导7、14 d与第0天比较,差异表达基因主要集中在编码软骨基质蛋白基因、基质金属蛋白酶、生长因子、细胞结构细胞发育、转录因子、信号分子、整合素和趋化因子等相关基因。实验显示诱导早期（0～7 d）微环境变化集中在促进细胞增殖、分化和发育;诱导晚期（7～14 d）微环境变化主要表现在参与维持代谢和软骨细胞表型稳定。Real-timePCR进一步证实SPARC、CCL25和CCL4基因表达在诱导7 d明显上调,基质金属蛋白酶-11（MMP-11）、金属蛋白酶组织抑制因子-3（TIMP-3）和肿瘤坏死因子相关受体因子5（TRAF5）基因表达在第14天达到高峰,这些基因有可能作为诱导分化过程中早期和晚期分子标志物。结论微环境分子网络改变调控MSCs向软骨细胞定向分化。