运动损伤滑膜组织转录组数据分析及骨关节炎关键通路和特征基因

付东阁; 何静子

摘要：背景:研究表明,骨关节炎与滑膜炎密不可分,因此基于滑膜组织探索骨关节炎发病机制具有重要的临床意义.目的:基于生物信息学方法分析骨关节炎患者滑膜组织与正常人滑膜组织转录组数据,从滑膜角度探索骨关节炎的诊疗靶点,并为骨关节炎提供后续研究思路.方法:从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中筛选含有骨关节炎滑膜组织和健康滑膜组织的数据集,得到GSE55457和GSE55235数据集,2个数据集均包含有10个骨关节炎滑膜样本和健康者滑膜样本.用GEO2R在线工具分别对GSE55457和GSE55235数据集进行差异表达分析,取校正后P值(adj.P)<0.05的基因并通过在线工具仙桃学术取2个数据集共同的上调和下调差异表达基因.并对差异基因进行GO功能注释和KEGG通路富集分析.利用STRING数据库对差异基因进行核心蛋白互作网络分析(PPI),并使用Cytoscape软件中的插件CytoHubba中的7种算法(BottleNeck,Clossness,Degree,DNNC,EPC,NNC和MCC)对STRING结果进行可视化,每种算法取分数最高的前10个基因,最后挑选7种算法的交集基因作为骨关节炎的关键基因.结果与结论:①从上述2个数据集中获得200个共同上调差异基因和124个共同下调差异基因.将得到的324个差异基因进行GO分析,结果表明差异基因主要与DNA结合转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ特异性DNA结合转录因子结合、poly(A)结合、血小板源性生长因子受体结合、糖皮质激素受体结合等有关;而KEGG结果显示差异基因主要富集在MAPK信号通路、胰岛素信号通路、破骨细胞分化、甲状旁腺激素的合成、分泌和作用等通路上.②PPI蛋白交互网络分析筛选得到2个骨关节炎关键基因,即热休克蛋白90αA类成员1(HSP90AA1)和细胞因子信号转导抑制因子3(SOCS3).③结果说明,HSP90AA1和SOCS3在骨关节炎滑膜和健康者滑膜组织中差异表达,并可能成为骨关节炎的监测标志物和治疗靶点,这一发现为骨关节炎的分子机制研究提供了思路.