基因芯片筛选骨性关节炎差异表达基因及实时荧光定量PCR验证

摘要

背景:随着人口老龄化的进程,骨性关节炎发病率越来越高,目前仍缺乏有效的治疗方法,基因芯片技术已经广泛用于疾病的诊断和治疗.目的:采用整合生物信息学和加权基因共表达网络分析法鉴定骨性关节炎中的关键基因,并探讨其作用机制.方法:从基因表达综合数据库中下载骨性关节炎患者滑膜组织芯片原始数据集4组,利用CIBERSORT算法进行免疫浸润分析;通过R语言软件筛选差异表达基因,并对其进行基因本体论、京都基因与基因组百科全书分析.将筛选出的差异表达基因通过STRING(http://string-db.org/)在线工具得到的相关差异表达基因文本文件,将其导入Cytoscape软件编辑可视化蛋白质相互作用网络;利用R语言软件构建差异表达基因条形图获取degree值前10的差异表达基因.整合4组芯片数据集运用加权基因共表达网络分析算法筛选出相关性最高的基因共表达模块的基因,采用Venn分析法筛选出交集基因.收集4例骨性关节炎患者和4例关节创伤患者滑膜组织,采用实时荧光定量PCR进行验证分析.结果 与结论:①共筛选出107个差异表达基因;包含上调基因46个,下调基因61个;②基因本体论富集结果表明,差异表达基因主要涉及骨化和细胞黏附的正调控等生物学过程;京都基因与基因组百科全书通路主要富集在类风湿性关节炎通路、核因子κB信号通路和受体酪氨酸激酶-蛋白激酶B信号通路;免疫浸润结果表明在骨性关节炎患者滑膜组织中M0巨噬细胞和M2巨噬细胞含量较高;③基质金属蛋白酶1、金属蛋白酶组织抑制剂4、层粘连蛋白亚基α3和卵泡抑素3是获得的交集基因;荧光定量PCR验证结果表明金属蛋白酶组织抑制剂4、层粘连蛋白亚基α3和卵泡抑素3在骨性关节炎患者与关节创伤患者滑膜组织中的表达量具有明显差异性;④筛选出的金属蛋白酶组织抑制剂4、层粘连蛋白亚基α3和卵泡抑素3可能是骨性关节炎的治疗靶点.